專利名稱：采用移動陽極和陰極結(jié)構(gòu)的金屬－空氣燃料電池組系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及金屬-空氣燃料(metal-air fuel)電池組系統(tǒng)，設計為從在系統(tǒng)中的陰極結(jié)構(gòu)之上輸送的金屬-燃料帶產(chǎn)生電功率，更具體地說涉及采用具有低摩擦特性的可動陰極結(jié)構(gòu)的這樣一些系統(tǒng)。
在先技術(shù)的簡要介紹在申請?zhí)枮?8／944507名稱為“高功率密度金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)”的US申請中，申請人公開幾種類型的新穎的金屬-空氣燃料電池組(FCB)系統(tǒng)。在產(chǎn)生電功率的過程中，在存在離子導電介質(zhì)例如浸漬電解質(zhì)凝膠(浸漬電解質(zhì)薄膜)時在靜止的陰極結(jié)構(gòu)之上輸送金屬-燃料帶。按照公知的電化學原理，在由系統(tǒng)產(chǎn)生電功率時輸送的金屬-燃料帶被氧化。
在申請?zhí)枮?8／944507的US申請中公開的一種類型的FCB電力產(chǎn)生系統(tǒng)具有優(yōu)于在先技術(shù)的電化學電力產(chǎn)生設備的很多優(yōu)點，例如包含對于特定的電負載狀態(tài)在可選擇的輸出電壓量值范圍內(nèi)產(chǎn)生電功率。此外，氧化的金屬-燃料帶可以在電力產(chǎn)生過程中進行的電池組充電周期期間重新復原(即再充電)，也可以另外進行復原。
在1998．5．7申請的申請?zhí)枮?9／074337名稱為“金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)”的待審查的US申請中，申請人公開幾種類型的用于重新復原在FCB系統(tǒng)中已氧化的金屬-燃料帶的新穎系統(tǒng)和方法。理論上，這些技術(shù)改進能夠使金屬-燃料帶以節(jié)能高效的方式快速再充電，用以在電力產(chǎn)生周期重新使用。這些進展為很多需要電功率的工作領域中提供了很大的保證。
然而，在先技術(shù)的金屬-空氣FCB系統(tǒng)最大的局限性在于，當金屬-燃料帶在這些系統(tǒng)內(nèi)的靜止的陰極結(jié)構(gòu)之上輸送時，產(chǎn)生摩擦力(例如剪力)，從而引起很多問題。
一個問題是這些摩擦力使通過該系統(tǒng)輸送金屬-燃料帶所需的電功率的數(shù)量增加。
另一個問題是這些摩擦力使在輸送過程中金屬氧化物顆粒從金屬-燃料帶脫落并嵌入在陰極的多孔結(jié)構(gòu)中，由此妨礙陰極和離子導電介質(zhì)之間的離子輸送(即稱為“填塞(blinding)”)，并增加損傷(或破壞)陰極結(jié)構(gòu)表面和金屬-燃料帶的或然率。
此外，當利用在先技術(shù)中的技術(shù)時，要制造具有高的體積功率密度(例如按千瓦／立方厘米計)特性的金屬-空氣FCB系統(tǒng)十分困難。因而，不可能由占有相對小物理空間體積的FCB系統(tǒng)產(chǎn)生大數(shù)量的電功率。
總的說來，這些問題勢必要降低在先技術(shù)的金屬-空氣FCB系統(tǒng)的工作效率和實用性，以及降低陰極結(jié)構(gòu)和其中采用的金屬-燃料帶的壽命。
因此，在本技術(shù)領域中存在對改進金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)以避免在先技術(shù)的系統(tǒng)和方法的不足和缺點的巨大需求。
本發(fā)明的公開因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種金屬-空氣燃料電池組(FCB)系統(tǒng)，其避免在先技術(shù)的系統(tǒng)和方法的不足和缺點。
本發(fā)明的另一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中在系統(tǒng)工作過程中使金屬-燃料帶、離子導電介質(zhì)兩者和陰極結(jié)構(gòu)彼此相對移動，以便在系統(tǒng)工作過程中降低在陰極結(jié)構(gòu)、金屬-燃料帶和離子導電介質(zhì)之間由于相對移動產(chǎn)生的摩擦力(例如剪力)。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中摩擦力的降低導致降低在系統(tǒng)工作過程中驅(qū)動陰極結(jié)構(gòu)、金屬-燃料帶和離子導電介質(zhì)所需的電功率數(shù)量；降低從金屬-燃料帶脫落的金屬氧化物顆粒及這些顆粒嵌入在陰極的多孔結(jié)構(gòu)；以及降低損傷系統(tǒng)中采用的陰極結(jié)構(gòu)和金屬-燃料帶的或然率。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)系統(tǒng)，其中輸送機構(gòu)用于在系統(tǒng)工作過程中在離子導電介質(zhì)接觸金屬-燃料帶和陰極結(jié)構(gòu)的各點的部位處按照基本相同的速度輸送陰極結(jié)構(gòu)、離子導電介質(zhì)和金屬-燃料帶，以便使在可移動陰極結(jié)構(gòu)、金屬-燃料帶和離子導電介質(zhì)之間產(chǎn)生的摩擦力降到最小。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中按照各種不同的方法實現(xiàn)金屬-燃料帶、陰極結(jié)構(gòu)和離子導電介質(zhì)的速度控制。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中陰極結(jié)構(gòu)實現(xiàn)為旋轉(zhuǎn)陰極圓筒，在其表面中形成有細小透孔并具有能夠使氧輸送到離子導電介質(zhì)和在其上輸送的金屬-燃料帶之間的接合部的中空的中心孔。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中圓筒陰極包含塑料中空圓筒，圍繞該圓筒附有由鎳網(wǎng)狀織物構(gòu)成的陰極部件，用于匯集電流，其內(nèi)置入碳、催化和粘接材料。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中圓筒陰極以可控的角速度旋轉(zhuǎn)，金屬-燃料帝在旋轉(zhuǎn)陰極表面之上輸送，以便使金屬-燃料帶和陰極結(jié)構(gòu)在離子導電介質(zhì)接觸金屬-燃料帶和陰極結(jié)構(gòu)的各點的部位處以基本相同的速度輸送。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中離子導電介質(zhì)以離子性導電帶的形式實現(xiàn)且在兩個或更多個輸送圓筒之間輸送(即運轉(zhuǎn))。
本發(fā)明的另一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中離子導電帶由用離子導電材料浸漬的開孔(open-cell)塑料材料制造，該材料使系統(tǒng)的陰極和陽極結(jié)構(gòu)之間能輸送離子。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中按照各種不同的方法實現(xiàn)速度控制，例如通過利用帝驅(qū)動圓筒陰極結(jié)構(gòu)，該帶還用于輸送金屬-燃料帶(即在盒型設備內(nèi)部的供帶卷軸和收帶卷軸或供帶輪轂和收帶輪轂之間)；或者通過利用一組速度受控的電動機、或彈簧驅(qū)動的電動機來驅(qū)動圓筒陰極結(jié)構(gòu)和燃料盒型設備中的供帶輪轂和收帶輪轂。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中離子導電介質(zhì)以施加到圓筒陰極結(jié)構(gòu)外表面上的固態(tài)(例如凝膠狀)薄膜實現(xiàn)，金屬-燃料帶以薄鋅帶、在聚酯基片上承載的混合有粘接劑的鋅粉末或者注入在帶本身基片內(nèi)部的鋅粉末的形式實現(xiàn)。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中可旋轉(zhuǎn)陰極結(jié)構(gòu)實現(xiàn)為陰極帶結(jié)構(gòu)，在其表面中具有極細微的透孔和中空中心孔，用于使氧能輸送到離子導電介質(zhì)和在其上輸送的金屬-燃料帶之間的接合部。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中陰極帶結(jié)構(gòu)包含開孔型(open-cell type)塑料基片，在基片內(nèi)部置入帶有碳和催化材料的鎳網(wǎng)狀織物。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中在系統(tǒng)工作過程中，陰極帶結(jié)構(gòu)以受控制的速度在兩個或更多個輸送圓筒之間輸送，而金屬-燃料帶在陰極帶結(jié)構(gòu)的表面之上在離子導電介質(zhì)接觸金屬-燃料帶和陰極結(jié)構(gòu)的各點的部位處以基本相同的速度輸送。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中系統(tǒng)中的離子導電介質(zhì)以離子導電帶結(jié)構(gòu)的形式實現(xiàn)，該離子導電帶結(jié)構(gòu)在金屬-燃料帶和陰極結(jié)構(gòu)之間在離子導電介質(zhì)接觸金屬-燃料帶和陰極結(jié)構(gòu)的各點的部位處，以與陰極帶結(jié)構(gòu)和金屬-燃料帶基本相同的速度輸送。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中系統(tǒng)中的離子導電介質(zhì)以與陰極帶結(jié)構(gòu)的外表面成一整體的薄膜的形式實現(xiàn)，以便與在其上輸送的陽極金屬-燃料帶形成接觸。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中金屬-燃料帶以薄鋅帶、在聚酯基片上帶有的混合有粘接劑的鋅粉末或者注入在帶本身基片內(nèi)部的鋅粉末的形式實現(xiàn)。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中金屬-燃料帶和離子導電介質(zhì)之間的表面張力充分高(由于潤濕金屬-燃料帶、離子導電介質(zhì)和可移動陰極結(jié)構(gòu))，以便在金屬-燃料帶和離子導電介質(zhì)之間以及在陰極結(jié)構(gòu)(例如圓筒或帶)和離子導電介質(zhì)(例如帶或?qū)?之間產(chǎn)生流體靜力學的拖力，因此使在金屬-燃料帶、陰極結(jié)構(gòu)(例如圓筒或帶)和離子導電介質(zhì)(例如帶或?qū)?之間能夠以最小打滑協(xié)調(diào)移動。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種FCB系統(tǒng)，其利用在金屬-燃料帶和離子導電介質(zhì)之間以及在移動陰極結(jié)構(gòu)和離子導電介質(zhì)之間的流體靜力學拖力，以便通過移動這些系統(tǒng)組成部分中的一個或更多個(例如利用彈簧驅(qū)動的電動機)使所有這3個可移動系統(tǒng)組成部分可以在系統(tǒng)內(nèi)部輸送(或移動)，以此簡化該系統(tǒng)并降低系統(tǒng)的成本。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中金屬-燃料帶、陰極結(jié)構(gòu)和離子導電介質(zhì)彼此相對運動，以便使金屬-燃料帶、陰極結(jié)構(gòu)和離子導電介質(zhì)之間產(chǎn)生的摩擦力明顯降低，由此降低驅(qū)動陰極、金屬-燃料帶和離子導電介質(zhì)以及輸送機構(gòu)所需的電功率，并降低陰極結(jié)構(gòu)和金屬-燃料帶損傷的或然率且使它們經(jīng)過大量的循環(huán)使用不必更換能再使用。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其具有超過在先技術(shù)的FCB系統(tǒng)的提高了的體功率密度(VPD)特性。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中在系統(tǒng)工作過程中金屬-燃料帶在多個移動陰極結(jié)構(gòu)之上輸送。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中金屬-燃料帶、離子導電介質(zhì)和陰極結(jié)構(gòu)在放電和再充電過程中在離子導電介質(zhì)接觸陰極結(jié)構(gòu)和金屬-燃料帶的各點的部位處以基本相同的速度輸送，以此使系統(tǒng)中的陰極結(jié)構(gòu)、離子導電介質(zhì)和金屬-燃料帶之間產(chǎn)生的摩擦力(例如剪力)降到最小，并因此降低驅(qū)動帶輸送機構(gòu)所需電功率；減少由金屬-燃料帶脫落的金屬-氧化物顆粒，這些顆粒，可能嵌入陰極結(jié)構(gòu)內(nèi)；并降低對陰極結(jié)構(gòu)和金屬-燃料帶的損傷或破壞的或然率。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中以各種方法實現(xiàn)金屬-燃料帶、陰極結(jié)構(gòu)和離子導電介質(zhì)的速度同步。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中每個移動陰極結(jié)構(gòu)按照圓筒形旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，在其表面中形成有超細透孔并具有從其一端到另一端延伸的中空的空氣流動通道，以便在系統(tǒng)工作過程中使氧輸送到離子導電介質(zhì)和金屬-燃料帶之間的接合部。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中每個旋轉(zhuǎn)圓筒陰極包含一個塑料中空圓筒，圍繞其附著由嵌入有碳和催化材料的鎳網(wǎng)狀織物(海綿狀物)構(gòu)成的陰極部件。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中在電力產(chǎn)生工作過程中，每個圓筒陰極結(jié)構(gòu)以受控的角速度旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)陰極圓筒的表面之上按照在系統(tǒng)中的相互之間的各接觸點(即部位)處基本相同的速度移動金屬-燃料帶、離子導電介質(zhì)和陰極圓筒來輸送金屬-燃料帶的連續(xù)供給。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中離子導電介質(zhì)以離子導電帶的形式實現(xiàn)，該導電帶在系統(tǒng)中的每個旋轉(zhuǎn)陰極圓筒之上且在陰極表面和在陰極表面之上輸送的金屬-燃料帶之間運轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中離子導電帶由用離子導電材料浸漬(impregnate)的開孔塑料材料制造，該材料能夠支持系統(tǒng)中的陰極和陽極(金屬-燃料)結(jié)構(gòu)之間的離子輸送。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中離子導電介質(zhì)以施加到每個旋轉(zhuǎn)陰極圓筒外表面上的固態(tài)薄膜的形式實現(xiàn)，金屬-燃料帶以鋅燃料帶的形式實現(xiàn)，實現(xiàn)方式為薄鋅條帶、或者在聚酯基片上承載的混合有粘接劑的鋅粉末或者注入在基片內(nèi)部的鋅粉末。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中每個陰極結(jié)構(gòu)按照旋轉(zhuǎn)陰極圓筒實現(xiàn)，在其表面中具有超細透孔和中空中心孔，用于使氧能輸送到離子導電介質(zhì)和金屬-燃料帶之間的接合部。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中每個圓筒陰極包含一個塑料中空圓筒，圍繞其附著由嵌入有碳、催化材料和粘接材料的鎳網(wǎng)狀織物(用于匯集電流)構(gòu)成的陰極部件。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中每個圓筒陰極以受控的角速度旋轉(zhuǎn)，金屬-燃料帶在旋轉(zhuǎn)陰極的表面之上輸送，以便在離子導電介質(zhì)接觸金屬-燃料帶和陰極結(jié)構(gòu)的各接觸點的部位處以基本相同的速度移動金屬-燃料帶和陰極結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中離子導電介質(zhì)以離子導電帶的形式實現(xiàn)，在兩個或更多個輸送圓筒之間輸送(運轉(zhuǎn))。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中離子導電帶由用離子導電材料浸漬的開孔塑料材料制造，該材料使系統(tǒng)中的移動的陰極和陽極結(jié)構(gòu)之間能夠進行離子輸送。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中按照各種不同的方法實現(xiàn)速度控制例如通過利用鄰近陰極圓筒的齒輪來驅(qū)動每個圓筒陰極結(jié)構(gòu)；通過利用帶來驅(qū)動每個圓筒陰極，該帶還用于輸送金屬-燃料帶(即在盒型設備內(nèi)部的供帶盤和收帶盤或供帶輪轂和收帶輪轂之間)；或者通過利用一組同步控制的電動機來驅(qū)動每個圓筒陰極結(jié)構(gòu)和燃料盒型設備中的供帶輪轂和收帶輪轂。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中離子導電介質(zhì)按照施加到圓筒陰極結(jié)構(gòu)外表面上的固態(tài)薄膜實現(xiàn)，金屬-燃料帶以薄鋅帶、在聚酯基片上帶有的混合有粘接劑的鋅粉末或者注入在帶本身基片內(nèi)部的鋅粉末的形式實現(xiàn)。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中每個可旋轉(zhuǎn)陰極結(jié)構(gòu)實現(xiàn)為陰極帶結(jié)構(gòu)，在其表面中具有超細透孔和中空中心孔，用于使氧能輸送到離子導電介質(zhì)和金屬-燃料帶之間的結(jié)合部。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中每個陰極帶結(jié)構(gòu)包含開孔型塑料基片，在基片內(nèi)部置入帶有碳和催化材料的鎳網(wǎng)狀織物或類似材料。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中在系統(tǒng)工作過程中每個陰極帶結(jié)構(gòu)在兩個或更多個輸送圓筒之間以受控的速度輸送，同時金屬-燃料帶在陰極帶結(jié)構(gòu)表面之上在離子導電介質(zhì)接觸金屬-燃料帶和陰極結(jié)構(gòu)的各點的部位處以基本相同的速度輸送。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中系統(tǒng)中的離子導電介質(zhì)以離子導電帶結(jié)構(gòu)的形式實現(xiàn)，該導電帶結(jié)構(gòu)在金屬-燃料帶和每個陰極帶結(jié)構(gòu)之間輸送，在離子導電介質(zhì)接觸金屬-燃料帶和陰極帶結(jié)構(gòu)的各點的部位處以與陰極帶結(jié)構(gòu)和金屬-燃料帶基本相同的速度輸送。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中系統(tǒng)中的離子導電介質(zhì)以與陰極帶結(jié)構(gòu)外表面成一整體的固態(tài)薄膜實現(xiàn)，以便與其上輸送的陽極金屬-燃料帶建立接觸。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中金屬-燃料帶以薄鋅帶、在聚酯基片上帶有的混合有粘接劑的鋅粉末或者注入在基片本身的鋅粉末的形式實現(xiàn)。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中金屬-燃料帶、陰極結(jié)構(gòu)和離子導電介質(zhì)彼此相對運動，以便使金屬-燃料帶、離子導電介質(zhì)和陰極結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生的摩擦力(例如剪力)明顯降低。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中維持在金屬-燃料帶和離子導電介質(zhì)(例如帶或?qū)?之間以及在陰極結(jié)構(gòu)(例如圓筒或帶)和離子導電介質(zhì)(例如帶或?qū)?之間的靜力學拖力，以便當利用由機械(例如卷繞彈簧)、電或氣動力驅(qū)動的原動機(motor)僅主動輸送或旋轉(zhuǎn)這些移動系統(tǒng)組成部分中的一個或多個時，可以(在離子導電介質(zhì)接觸金屬-燃料帶和陰極結(jié)構(gòu)的各點的部位處)以基本相同的速度移動所有這3個可移動系統(tǒng)組成部分。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其包含金屬-燃料放電子系統(tǒng)，其中自動檢測、記錄和處理放電參數(shù)，例如陰極-陽極電壓和電流量值、放電陰極內(nèi)部氧的分壓、陰極-電解質(zhì)接合部處的相對濕度以及在適用的場合下的金屬-燃料帶速度，以便基于實時產(chǎn)生控制放電參數(shù)時使用的控制數(shù)據(jù)信號，使得金屬-燃料材料可以時間和數(shù)量高效的方式放電。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其包含金屬-燃料再充電子系統(tǒng)，其中自動檢測、記錄和處理再充電參數(shù)，例如陰極-陽極電壓和電流量值、再充電陰極內(nèi)部氧的分壓、陰極-電解質(zhì)接合部處的相對濕度以及在可適用場合下的金屬-燃料帶速度，以便基于實時原理產(chǎn)生控制再充電參數(shù)時使用的控制數(shù)據(jù)信號，使得放電的金屬-燃料材料可以時間和能量高效的方式再充電。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中待放電和／或再充電的金屬-燃料材料包含在可插入到系統(tǒng)中的存放機架(bay)中的盒型設備內(nèi)部。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中待放電和／或再充電的金屬-燃料材料包含多個金屬-燃料道(track)，用于由該系統(tǒng)產(chǎn)生不同的輸出電壓。
本發(fā)明的再一目的是提供一種以金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)形式的新穎的裝置，包含由系統(tǒng)控制器管理的金屬-燃料放電子系統(tǒng)和金屬-燃料再充電系統(tǒng)，其中在放電工作方式期間自動檢測和記錄放電參數(shù)，例如陰極-陽極電壓和電流量值、放電陰極內(nèi)部氧的分壓、陰極-電解質(zhì)接合部處的相對濕度以及在適用場合下的金屬-燃料帶速度，以及在再充電工作方式期間自動讀出和處理，以便產(chǎn)生控制再充電參數(shù)時使用的控制數(shù)據(jù)信號，使得放電的金屬-燃料材料可以時間和能量高效方式再充電。
本發(fā)明的再一目的是提供這一種系統(tǒng)，其中在再充電工作方式期間自動檢測(例如感測)和記錄再充電參數(shù)，例如陰極-陽極電壓和電流量值、再充電陰極內(nèi)部氧的分壓、陰極-電解質(zhì)接合部處的相對濕度以及在適用場合下的金屬-燃料帶速度，以及在放電工作方式期間自動讀出和處理，以便產(chǎn)生控制放電參數(shù)時使用的控制數(shù)據(jù)信號，使得金屬-燃料材料可以時間和能量高效的方式放電。
本發(fā)明的再一目的是提供這一種系統(tǒng)，其中利用數(shù)字代碼通過光或磁手段標示金屬-燃料材料中的每個區(qū)域或子段，用于在放電工作方式期間能記錄與放電相關(guān)的數(shù)據(jù)，以便將來在執(zhí)行各種類型的包含快速高效的再充電操作的管理操作時存取和使用。
本發(fā)明的再一目的是提供這一種系統(tǒng)，其中在再充電工作過程中，由存儲器讀出記錄的負載狀態(tài)信息并用于設定在系統(tǒng)的再充電頭部(head)部分維持的電流和電壓量值。
本發(fā)明的再一目的是提供這一種系統(tǒng)和方法，其中記錄放電時的放電狀態(tài)，并在充電工作過程中用于以最佳方式對經(jīng)放電的金屬-燃料材料再充電。
本發(fā)明的再一目的是提供這一種系統(tǒng)，其中在帶放電工作過程中，利用置入在該系統(tǒng)中的微型光讀出器執(zhí)行對沿金屬-燃料材料的每個區(qū)域的條形碼或類似圖形標記的光學檢測。
本發(fā)明的再一目的是提供這一種系統(tǒng)，其中在帶再充電工作過程中利用置入在該系統(tǒng)中的微型光讀出器執(zhí)行對沿經(jīng)放電的金屬-燃料材料的每個區(qū)域的條形碼數(shù)據(jù)的光學檢測。
本發(fā)明的再一目的是提供這一種系統(tǒng)，其中由系統(tǒng)控制器在存儲器中記錄關(guān)于沿金屬-燃料材料的每個區(qū)域(即方框(frame))的瞬時負載狀態(tài)的信息。
本發(fā)明的再一目的是提供這一種系統(tǒng)，其具有放電頭組件，每個放電頭包含導電陰極結(jié)構(gòu)、離子導電介質(zhì)和陽極觸接結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的再一目的是提供這一種系統(tǒng)，其裝設有再充電頭組件，每個再充電頭包含導電陰極結(jié)構(gòu)、離子導電介質(zhì)和陽極觸接結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的再一目的是提供一種改進方法和系統(tǒng)，用于由金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)產(chǎn)生電功率，使得可以滿意的方式滿足連接到其上的電負載的峰值功率需求，同時克服在先技術(shù)的缺點和局限性。
本發(fā)明的再一目的是提供一種根據(jù)金屬-空氣燃料電池組技術(shù)的電力產(chǎn)生系統(tǒng)，該系統(tǒng)可用作發(fā)電站，實際上能夠安裝在任何系統(tǒng)、設備和環(huán)境中，其中需要滿足電負載(例如發(fā)動機、電動機、電器、機械、工具等)的峰值功率需求，而與在電力產(chǎn)生系統(tǒng)內(nèi)部剩余的未消耗金屬-燃料的總量無關(guān)。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中將金屬-空氣燃料電池組子系統(tǒng)連接到輸出電力母線(bus)結(jié)構(gòu)并由與以網(wǎng)絡為基礎的金屬-燃料管理(數(shù)據(jù)庫)子系統(tǒng)相關(guān)的網(wǎng)絡控制子系統(tǒng)控制。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，用于安裝在運輸?shù)葯C動車輛上，向多個用于長距離推動機動車輛的電動機供電而不必再充電。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中通過使選擇的金屬-空氣燃料電池組子系統(tǒng)啟動工作控制由該系統(tǒng)產(chǎn)生并輸出的電功率，以向系統(tǒng)中的輸出電力母線結(jié)構(gòu)供電。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中管理在每個金屬-空氣燃料電池組子系統(tǒng)內(nèi)部的金屬-燃料，以便使每個這樣的金屬-空氣燃料電池組子系統(tǒng)在任何時刻平均具有基本相同數(shù)量的金屬-燃料可用于產(chǎn)生電功率。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中根據(jù)金屬-燃料均等原理管理金屬-空氣燃料電池組子系統(tǒng)的網(wǎng)絡中的金屬-燃料，以此在每個金屬-空氣燃料電池組子系統(tǒng)中在任何時刻可用于放電的金屬-燃料的數(shù)量平均地講是基本上均等的。
本發(fā)明的再一目的是提供一種電力產(chǎn)生系統(tǒng)，該系統(tǒng)可用作發(fā)電站能夠?qū)嶋H上安裝在任何系統(tǒng)、設備或環(huán)境中，其中需要滿足電負載(例如電動機、電器、機械、工具等)的峰值功率需求，與在電力產(chǎn)生系統(tǒng)內(nèi)部剩余的未消耗金屬-燃料的總量無關(guān)。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中當主系統(tǒng)例如運輸機動車輛沿長距離的平地或下坡行駛時僅使一個或少數(shù)幾個稱為動力缸(power cylinder)的金屬-空氣燃料電池組子系統(tǒng)啟動投入工作，當主系統(tǒng)試圖超越另一機動車輛或上坡行駛時使多個或全部動力缸啟動投入工作。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中管理在金屬-空氣燃料電池組子系統(tǒng)網(wǎng)絡中的金屬-燃料，以便在金屬-空氣燃料電池組子系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生與在任何金屬-空氣燃料電池組子系統(tǒng)內(nèi)部剩余的金屬-燃料的未消耗的(或未有效消耗的)數(shù)量相關(guān)的信息，并提供到以網(wǎng)絡為基礎的金屬-燃料管理數(shù)據(jù)庫，由網(wǎng)絡控制子系統(tǒng)使用該數(shù)據(jù)庫以便將未消耗的金屬-燃料數(shù)量傳送到這些子系統(tǒng)中的放電頭組件，同時按照金屬-燃料均等原理管理金屬-燃料的消耗。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中總可滿足主系統(tǒng)的峰值功率需求，與金屬-空氣燃料電池組子系統(tǒng)的網(wǎng)絡內(nèi)部的剩余金屬-燃料的總量無關(guān)。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中系統(tǒng)可以利用金屬-空氣燃料電池組子系統(tǒng)的網(wǎng)絡包含的所有金屬-燃料產(chǎn)生電功率，其數(shù)量足以滿足主系統(tǒng)的峰值功率需求。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中每個金屬-空氣燃料電池組子系統(tǒng)包含的金屬-燃料以金屬-燃料帶的供給帶的形式實現(xiàn)，該金屬-燃料帶的供給帶可以雙向輸送通過其放電頭組件，同時，自動管理沿帶上的金屬-燃料的可利用程度，以便提高系統(tǒng)的性能。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中待放電的金屬-燃料帶包含多個金屬-燃料道，用于由金屬-空氣燃料電池組子系統(tǒng)產(chǎn)生不同的輸出電壓。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中利用數(shù)字代碼通過光或磁手段標示沿每個金屬-燃料帶道的長度的每個金屬-燃料區(qū)域或子段，用于在各個金屬-空氣燃料電池組子系統(tǒng)內(nèi)放電工作過程中能記錄與放電相關(guān)的數(shù)據(jù)，和計算沿金屬-燃料帶的每個這種區(qū)域的金屬-燃料的可利用程度。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中金屬-燃料帶可以雙向輸送通過其放電頭組件，同時自動管理沿其出現(xiàn)的金屬-氧化物，以便改進在在各個金屬-空氣燃料電池組子中實現(xiàn)的再充電工作過程中系統(tǒng)的性能。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中待再充電的氧化的金屬-燃料帶包含多個金屬-燃料道，用于由金屬-空氣燃料電池組子系統(tǒng)的網(wǎng)絡產(chǎn)生不同的輸出電壓。
本發(fā)明的再一目的是提供這樣一種系統(tǒng)，其中利用數(shù)字代碼通過光或磁手段標示沿每個金屬-燃料帶道的長度的每個金屬-燃料區(qū)域或子段，用于在各個金屬-空氣燃料電池組子系統(tǒng)實現(xiàn)的再充電工作過程中能記錄與再充電相關(guān)的數(shù)據(jù)，和計算沿金屬-燃料帶的每個這種區(qū)域出現(xiàn)的金屬-氧化物。
在下文和對于本發(fā)明的權(quán)利要求中，本發(fā)明的這樣和其它目的將變得很明顯。
附圖簡要介紹為了更完整地理解本發(fā)明的各目的，應結(jié)合附圖閱讀對本發(fā)明的各說明性的實施例的如下詳細說明，其中

圖1A是表示本發(fā)明的金屬-空氣燃料電池(FCB)組系統(tǒng)的第一示意實施例示意圖，其中離子導電介質(zhì)是一種粘性電解質(zhì)，其在系統(tǒng)工作過程中在離子導電介質(zhì)接觸金屬-燃料帶和陰極結(jié)構(gòu)的各點的部位處以與系統(tǒng)中的金屬-燃料帶和陰極結(jié)構(gòu)相同的速度可以自由移動；圖1B是表示本發(fā)明的金屬-空氣燃料電池(FCB)組系統(tǒng)的第二示意實施例示意圖，其中離子導電介質(zhì)與金屬-燃料帶成一整體，并在系統(tǒng)工作過程中在離子導電介質(zhì)接觸金屬-燃料帶和陰極結(jié)構(gòu)的各點的部位處以與陰極結(jié)構(gòu)基本相同的速度輸送；圖1C是表示本發(fā)明的系統(tǒng)的第三概略實施例示意圖，其中離子導電介質(zhì)與陰極結(jié)構(gòu)成一整體并在系統(tǒng)工作過程中在離子導電介質(zhì)接觸金屬-燃料帶和陰極結(jié)構(gòu)的各點的部位處按照與金屬-燃料帶基本相同的速度輸送；圖2表示金屬-空氣燃料電池(FCB)組系統(tǒng)的第一說明性的實施例，其中金屬-燃料帶在其上施加有離子導電涂層(例如凝膠狀或固態(tài)薄膜)的旋轉(zhuǎn)的陰極圓筒之上通過，且其中系統(tǒng)中的陽極觸接結(jié)構(gòu)接合于金屬-燃料帶的內(nèi)表面；圖2A是圖2中所示的本發(fā)明的圓筒形陰極結(jié)構(gòu)局部斷開的透視圖，其中離子導電薄膜層施加在陰極結(jié)構(gòu)的外表面；圖2B是圖2中所示的圓筒形陰極結(jié)構(gòu)沿圖2A中的斷面線2B-2B所取的斷面圖；圖2C是圖2所示的系統(tǒng)中采用的金屬-燃料帶斷面的斷面圖；圖3表示金屬-空氣燃料電池(FCB)組系統(tǒng)的第二說明性的實施例，其中金屬-燃料帶在作為第二實施例的圓筒形陰極結(jié)構(gòu)之上通過，該圓筒形陰極結(jié)構(gòu)以等于金屬-燃料帶速度的的角速度驅(qū)動，以及其中陽極觸接結(jié)構(gòu)接合于金屬-燃料帶的內(nèi)表面，金屬-燃料帶其上施加有離子導電涂層；圖3A是圖3中所示的本發(fā)明的圓筒形陰極結(jié)構(gòu)的局部剖開的透視圖，其中將其陰極結(jié)構(gòu)暴露于周圍環(huán)境中；圖3B是表示圖3中所示的圓筒陰極結(jié)構(gòu)沿圖3A中的斷面線3B-3B所取的的橫斷面圖；圖3C1是表示可用在圖3C所示系統(tǒng)中的第一類型金屬-燃料帶斷面的橫斷面圖，表示施加到金屬-燃料薄層表面上的離子導電薄膜層；圖3C2是表示可用在圖3C所示系統(tǒng)中的第二類型金屬-燃料帶斷面的橫斷面圖，表示包含離子導電介質(zhì)和金屬-燃料顆粒的基片材料；圖4是FCB系統(tǒng)中的第三說明性實施例，其中金屬-燃料帶在其圓筒陰極結(jié)構(gòu)之上通過，驅(qū)動角速度等于金屬-燃料帶速度，且其上施加有離子導電涂層，以及其中陽極-觸接結(jié)構(gòu)接合于金屬-燃料帶的外表面；圖4A是圖4中所示的本發(fā)明的圓筒陰極結(jié)構(gòu)的局部斷開的透視圖，其中其陰極結(jié)構(gòu)其上施加有離子導電涂層；圖4B是表示圖3中所示的圓筒陰極結(jié)構(gòu)沿圖4A中的斷面線4B-4B所取的的橫斷面圖；圖4C是表示可用在圖4所示的系統(tǒng)中的金屬-燃料帶的斷面的橫斷面圖；圖5是FCB系統(tǒng)中的第四說明性實施例，其中金屬-燃料帶在其作為第四實施例的圓筒陰極結(jié)構(gòu)之上通過，驅(qū)動角速度等于金屬-燃料帶速度，以及其中陽極-觸接結(jié)構(gòu)接合于金屬-燃料帶的外表面；及金屬-燃料帶上施加有離子導電涂層；圖5A是圖5中所示的本發(fā)明的圓筒陰極結(jié)構(gòu)的局部斷開的透視圖，其中其陰極結(jié)構(gòu)暴露于周圍環(huán)境；圖5B是表示圖5中所示的圓筒陰極結(jié)構(gòu)沿圖5A中的斷面線5B-5B所取的的橫斷面圖；圖5C1是表示可用在圖5C所示系統(tǒng)中的第一類型金屬-燃料帶斷面的橫斷面圖，表示施加到金屬-燃料薄層表面上的離子導電薄膜層；圖5C2是表示可用在圖5C所示系統(tǒng)中的第二類型金屬-燃料帶斷面的橫斷面圖，表示包含在一種包含金屬-燃料顆粒的基片材料內(nèi)部的離子導電介質(zhì)；圖6是FCB系統(tǒng)中的第五說明性實施例，其中金屬-燃料帶在其作為第二實施例的圓筒陰極結(jié)構(gòu)之上通過，驅(qū)動角速度等于金屬-燃料帶速度，同時離子導電帶在金屬-燃料帶和圓筒陰極結(jié)構(gòu)之間輸送，以及其中陽極-觸接結(jié)構(gòu)接合于金屬-燃料帶的外表面；圖6A是圖6中所示的離子導電帶結(jié)構(gòu)的橫斷面圖；圖6B是表示可用在圖6中所示的系統(tǒng)中的第一類型的以金屬-燃料薄層形式實現(xiàn)的金屬-燃料帶的橫斷面圖；圖6C是表示可用在圖6中所示的系統(tǒng)中的第二類型的金屬-燃料帶斷面的橫斷面圖；該帶是通過在基片上沉積金屬粉末和粘接劑實現(xiàn)的；圖6D是表示可用在圖6中所示的系統(tǒng)中的第三類型的金屬-燃料帶斷面的橫斷面圖；該帶是通過在基片材料內(nèi)部注入金屬粉末和粘接劑實現(xiàn)的；圖7是FCB系統(tǒng)的第六說明性實施例，其中金屬-燃料帶在陰極帶結(jié)構(gòu)上的離子導電薄膜層之上輸送，在離子導電薄膜層接觸陰極帶結(jié)構(gòu)和金屬-燃料帶兩者的各點的部位處按照與陰極帶結(jié)構(gòu)基本相同的速度輸送，以及，其中陽極-觸接結(jié)構(gòu)接合于圓筒支承結(jié)構(gòu)和陰極-觸接結(jié)構(gòu)之間的金屬-燃料帶的外表面，并且陰極觸接結(jié)構(gòu)設置在陽極-支承結(jié)構(gòu)的對面并接合于陰極帶結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面；圖7A是圖7中所示的陰極帶結(jié)構(gòu)的橫斷面圖；圖7B是表示可用在圖7中所示的系統(tǒng)中的第一類型的以金屬-燃料薄層形式實現(xiàn)的金屬-燃料帶的斷面的橫斷面圖；圖7C是表示可用在圖7中所示的系統(tǒng)中的第二類型的金屬-燃料帶的斷面的橫斷面圖；該帶是通過在基片上沉積金屬粉末和粘接劑實現(xiàn)的；圖7D是表示可用在圖7中所示的系統(tǒng)中的第三類型的金屬-燃料帶的斷面的橫斷面圖；該帶是通過在基片材料內(nèi)部注入金屬粉末實現(xiàn)的；圖8是FCB系統(tǒng)的第七說明性實施例，其中金屬-燃料帶在陰極帶結(jié)構(gòu)上的離子導電固態(tài)薄膜層之上輸送，且在離子導電薄膜層接觸陰極帶結(jié)構(gòu)和金屬-燃料帶兩者的各點的部位處按照與陰極帶結(jié)構(gòu)基本相同的速度輸送，以及，其中陰極-接觸結(jié)構(gòu)接合于在圓筒陰極輥之上通過的陰極帶結(jié)構(gòu)的外表面，以及陽極-觸接結(jié)構(gòu)配置在圓筒陰極輥附近并接合于陰極帶結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面；圖8A是圖8中所示的陰極帶結(jié)構(gòu)的橫斷面圖；圖8B是表示可用在圖8中所示的系統(tǒng)中的第一類型的以金屬-燃料薄層形式實現(xiàn)的金屬-燃料帶的斷面的橫斷面圖；圖8C是表示可用在圖8中所示的系統(tǒng)中的第二類型的金屬-燃料帶的斷面的橫斷面圖；該帶是通過在基片上沉積金屬粉末和粘接劑實現(xiàn)的；圖8D是表示可用在圖8中所示的系統(tǒng)中的第三類型的金屬-燃料帶的斷面的橫斷面圖；該帶是通過在基片材料內(nèi)部注入金屬粉末實現(xiàn)的。
圖9是FCB系統(tǒng)的第八說明性實施例，其中其上施加有固態(tài)離子導電薄膜層的金屬-燃料帶在陰極帶結(jié)構(gòu)的之上在離子導電薄膜層接觸金屬-燃料帶和陰極帶結(jié)構(gòu)兩者的各點的部位處按照與陰極帶基本相同的速度輸送，以及，其中陽極-觸接結(jié)構(gòu)接合于在各陰極帶輸送圓筒之間的金屬燃料帶的外表面，且陰極觸接結(jié)構(gòu)設在各陰極帶輸送圓筒之間處于陽極-觸接結(jié)構(gòu)的對面，并接合于陰極帶結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面；圖9A是圖9中所示的陰極帶結(jié)構(gòu)的橫斷面圖；圖9B是表示可用在圖9中所示的系統(tǒng)中的第一類型的金屬-燃料帶的斷面的橫斷面圖，以帶有離子導電薄膜層的金屬-燃料薄層形式實現(xiàn)的；圖9C是表示可用在圖9中所示的系統(tǒng)中的第二類型的金屬-燃料帶的斷面的橫斷面圖；該帶是通過在帶有離子導電薄膜層的基片上沉積金屬粉末和粘接劑實現(xiàn)的；圖9D是表示可用在圖9中所示的系統(tǒng)中的第三類型的金屬-燃料帶的斷面的橫斷面圖；該帶是通過在帶有離子導電薄膜層的基片材料內(nèi)部注入金屬粉末實現(xiàn)的；圖10是FCB系統(tǒng)的第九說明性實施例，其中金屬-燃料帶在陰極帶結(jié)構(gòu)的之上輸送，離子導電帶在離子導電帶接觸金屬-燃料帶和陰極帶結(jié)構(gòu)兩者的各點的部位處以基本相同的速度輸送，以及，其中陰極-觸接結(jié)構(gòu)接合于在陰極帶輸送圓筒之上通過的陰極帶結(jié)構(gòu)的外表面，及陽極-觸接結(jié)構(gòu)配置在陰極帶輸送圓筒的附近并接合于陰極帶結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面；圖10A是可用在圖10所示系統(tǒng)中的第一類型的陰極帶結(jié)構(gòu)的橫斷面圖；圖10B是表示可用在圖10所示系統(tǒng)中的第二類型的陰極帶結(jié)構(gòu)的橫斷面圖；圖10C是表示可用在圖10中所示系統(tǒng)中的第一類型的金屬-燃料帶的斷面的橫斷面圖；該帶是通過以金屬-燃料薄層的形式實現(xiàn)的；圖10D是表示可用在圖10中所示系統(tǒng)中的第二類型的金屬-燃料帶的斷面的橫斷面圖；該帶是通過在基片上沉積金屬粉末實現(xiàn)的；圖10E是表示可用在圖8中所示系統(tǒng)中的第三類型的金屬-燃料帶的斷面的橫斷面圖；該帶是通過在基片材料內(nèi)部注入金屬粉末實現(xiàn)的；圖11A是表示本發(fā)明的金屬-空氣燃料電池組(FCB)系統(tǒng)的第一說明性實施例示意圖，其中多個陰極圓筒可旋轉(zhuǎn)地安裝在緊湊的支承固定裝置(即殼體)，及采用配置在金屬-燃料帶和陰極圓筒之間的離子導電介質(zhì)，在離子導電介質(zhì)接觸每個陰極圓筒和金屬-燃料帶的各點的部位處，存放在盒帶(cassette)式箱體(catridge)內(nèi)部的金屬-燃料帶在可旋轉(zhuǎn)地安裝的各陰極圓筒表面之上輸送；圖11B是表示在圖11中所示的金屬-空氣燃料電池組(FCB)系統(tǒng)的立面?zhèn)纫晥D，表示通過緊湊的支承固定裝置的金屬-燃料帶的行進路徑，及帶行進路徑導引件的位置和其內(nèi)部安裝的陰極和陽極接觸部件，其中離子導電介質(zhì)作為一種粘性凝膠或者施加到旋轉(zhuǎn)的陰極圓筒或者移動的金屬-燃料帶，或者作為一種固態(tài)薄膜與金屬-燃料帶或移動的陰極圓筒成一整體，即，在系統(tǒng)工作的過程中在離子導電介質(zhì)接觸每個陰極圓筒和金屬-燃料帶的各點的部位處按照與金屬-燃料帶和移動的陰極圓筒基本相同的速度輸送；圖12A是可用在圖11所示系統(tǒng)中以金屬-燃料薄層形式實現(xiàn)的的第一類型的金屬-燃料帶斷面的橫斷面圖；圖12B是表示可用在圖11所示系統(tǒng)中的第二類型的金屬-燃料帶的斷面的橫斷面圖；該帶是通過在基片上沉積金屬粉末實現(xiàn)的；圖12C是表示可用在圖11中所示系統(tǒng)中的第三類型的金屬-燃料帶的斷面的橫斷面圖；該帶是通過在基片材料內(nèi)部注入金屬粉末實現(xiàn)的；圖12D是表示可用在圖11中所示系統(tǒng)中的陰極圓筒的橫斷面圖，其中離子導電薄膜層施加在陰極圓筒的外表面上；圖13是表示本發(fā)明的金屬-空氣燃料電池組(FCB)系統(tǒng)的第二說明性實施例示意圖，其中多個陰極圓筒可旋轉(zhuǎn)地安裝在緊湊的支承固定裝置內(nèi)部，及存放在盒帶式箱體內(nèi)部的金屬-燃料帶在可旋轉(zhuǎn)地安裝的陰極圓筒表面的之上輸送，同時離子導電帶結(jié)構(gòu)在離子導電介質(zhì)接觸每個陰極圓筒和金屬-燃料帶的各點的部位處按照與金屬-燃料帶和移動的陰極圓筒基本相同的速度輸送；圖13A是表示在圖13中所示的金屬-空氣燃料電池組(FCB)系統(tǒng)的立面?zhèn)纫晥D，表示通過緊湊的支承固定裝置的金屬-燃料帶的行進路徑，及相對于離子導電帶結(jié)構(gòu)的路徑導引件的位置和其內(nèi)部安裝的陰極和陽極觸接部件；圖14是在圖13所示系統(tǒng)中采用的離子導電帶的斷面的橫斷面圖；圖15A是可用在圖13所示系統(tǒng)中以金屬-燃料薄層形式實現(xiàn)的的第一類型的金屬-燃料帶的斷面的橫斷面圖；圖15B是表示可用在圖13所示系統(tǒng)中的第二類型的金屬-燃料帶的斷面的橫斷面圖；該帶是通過在基片上沉積金屬粉末實現(xiàn)的；圖15C是表示可用在圖13中所示系統(tǒng)中的第三類型的金屬-燃料帶的斷面的橫斷面圖；該帶是通過在基片材料內(nèi)部注入金屬粉末實現(xiàn)的；
圖16是FCB系統(tǒng)的第十說明性實施例，其中金屬-燃料帶在多個陰極帶結(jié)構(gòu)的之上輸送，且在離子導電介質(zhì)接觸金屬-燃料帶和陰極帶結(jié)構(gòu)的各點的部位處以基本相同的速度輸送，以及，其中每個陰極-觸接結(jié)構(gòu)接合于陰極帶結(jié)構(gòu)的外表面，及每個對應的陽極-觸接結(jié)構(gòu)配置在陰極接觸結(jié)構(gòu)的對面；圖16A是表示在圖16中所示的金屬-空氣燃料電池組(FCB)系統(tǒng)的立面?zhèn)纫晥D；圖16B是表示在圖16中所示系統(tǒng)中采用的一對陰極和陽極-觸接結(jié)構(gòu)的局部剖去的透視圖，表示陰極帶結(jié)構(gòu)和金屬-燃料帶與其間配置的離子導電介質(zhì)的接觸情況；圖16C是在圖16B中所示系統(tǒng)中采用的一對陰極和陽極-觸接結(jié)構(gòu)的局部剖去的橫斷面圖，表示相對陰極帶結(jié)構(gòu)和其間配置的金屬-燃料帶可旋轉(zhuǎn)地安裝情況；圖17A是可用在圖16所示系統(tǒng)中的第一類型的金屬-燃料帶的斷面的橫斷面圖，以金屬-燃料薄層形式實現(xiàn)的，及在其一側(cè)涂覆有離子導電凝膠薄層或固態(tài)薄膜；圖17B是可用在圖16所示系統(tǒng)中的第二類型的金屬-燃料帶的斷面的橫斷面圖，以在基片上沉積金屬粉末和粘接劑形式實現(xiàn)，及在其一側(cè)涂覆有離子導電凝膠薄層或固態(tài)薄膜；圖17C是可用在圖16所示系統(tǒng)中的第三類型的金屬-燃料帶的斷面的橫斷面圖，以在基片材料內(nèi)部注入金屬粉末實現(xiàn)的，及在其一側(cè)涂覆有離子導電凝膠薄層或固態(tài)薄膜；圖18是可用在圖16所示系統(tǒng)中的第一類型的陰極帶結(jié)構(gòu)的斷面的橫斷面圖，在系統(tǒng)工作的過程中，其上涂覆有離子導電粘性凝膠，或者在制造過程中施加離子導電固態(tài)薄膜；圖19表示FCB系統(tǒng)第十一說明性的實施例，其中雙面金屬-燃料帶在公共固態(tài)離子導電帶結(jié)構(gòu)之上輸送，而公共固態(tài)離子導電帶結(jié)構(gòu)又在多個陰極帶結(jié)構(gòu)之上在離子導電帶接觸金屬-燃料帶和陰極帶結(jié)構(gòu)的各點的部位處以基本相同的速度輸送，以及其中，每一陰極-觸接結(jié)構(gòu)接合于陰極帶結(jié)構(gòu)的外表面，每一對應的陽極-觸接結(jié)構(gòu)配置在陰極-觸接結(jié)構(gòu)的對面；圖19A是表示在圖19中所示的金屬-空氣燃料電池組(FCB)系統(tǒng)的立面?zhèn)纫晥D19B是在圖19所示系統(tǒng)中采用的一對陰極和陽極-接觸結(jié)構(gòu)局部剖去透視圖，表示相對于陰極帶結(jié)構(gòu)和其間配置的金屬-燃料帶的可旋轉(zhuǎn)安裝情況；圖20表示FCB系統(tǒng)第十二說明性的實施例，其中雙面金屬-燃料帶在多個陰極帶結(jié)構(gòu)(每個涂覆有離子導電薄膜層)之上在離子導電帶接觸金屬-燃料帶和陰極帶結(jié)構(gòu)的各點的部位處以基本相同的速度輸送，以及其中，每一陰極-觸接結(jié)構(gòu)接合于陰極帶結(jié)構(gòu)的外表面，每一對應的陽極-觸接結(jié)構(gòu)配置在陰極-接觸結(jié)構(gòu)的對面；圖20A是表示在圖20中所示的金屬-空氣燃料電池組(FCB)系統(tǒng)的立面?zhèn)纫晥D；圖20B是在圖20所示系統(tǒng)中采用的一對陰極和陽極-觸接結(jié)構(gòu)局部剖去透視圖，表示陰極帶結(jié)構(gòu)和金屬-燃料帶與其間配置的離子導電介質(zhì)接觸情況；圖21表示FCB系統(tǒng)第十三說明性的實施例，其中雙面金屬-燃料帶在多個陰極帶結(jié)構(gòu)(每個涂覆有離子導電薄膜層)之上在離子導電薄膜層接觸金屬-燃料帶和陰極帶結(jié)構(gòu)兩者的各點的部位處以基本相同的速度輸送，以及其中，一對陰極-觸接結(jié)構(gòu)接合于一對陰極帶結(jié)構(gòu)的外表面，在該對陰極帶結(jié)構(gòu)之間一對離子導電帶和雙面金屬-燃料帶中間插入接合(engage)雙面金屬-燃料帶的陽極-觸接部件；圖21A是在圖24所示系統(tǒng)中采用的一組陰極和陽極-觸接結(jié)構(gòu)局部剖去透視圖，表示陰極帶結(jié)構(gòu)與其間配置的離子導電帶和金屬-燃料帶的接觸情況；圖22表示FCB系統(tǒng)第十四說明性的實施例，其中多條金屬-燃料帶傳送流同時在多個陰極帶結(jié)構(gòu)之上輸送，且在系統(tǒng)工作的過程中同時在收帶盤收帶，以便降低金屬-燃料帶的彎曲；圖23A是表示一運輸機動車輛的示意圖，其中裝有本發(fā)明的電力產(chǎn)生系統(tǒng)，用于產(chǎn)生和向耦合到機動車輛車輪上的電力驅(qū)動的電動機提供電功率，其中裝有用于使在其中的FCB子系統(tǒng)內(nèi)部的金屬-燃料再充電的輔助和混合電源；圖23B是表示本發(fā)明的電力產(chǎn)生系統(tǒng)，是作為一具有用于使在其中的FCB子系統(tǒng)內(nèi)部的金屬-燃料再充電的輔助和混合電源的固定式的發(fā)電站實現(xiàn)的；圖24A是表示第一說明性的實施例的電力產(chǎn)生系統(tǒng)的示意圖，其中金屬-空氣FCB子系統(tǒng)網(wǎng)絡以可操作方式連接到DC(直流)電力母線結(jié)構(gòu)并由一與以網(wǎng)絡為基礎的金屬-燃料管理子系統(tǒng)可操作關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡控制子系統(tǒng)控制；圖24B是表示第二說明性的實施例的電力產(chǎn)生系統(tǒng)的示意圖，其中圖24A中的DC電力母線結(jié)構(gòu)利用DC-AC(交流)功率變換器以可操作方式連接到一輸出AC電力母線結(jié)構(gòu)，用以向電力負載提供AC功率；圖24C是表示由圖24A和24B所示的基于網(wǎng)絡的金屬-燃料／金屬氧化物管理子系統(tǒng)維護的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的示意圖；圖25是表示怎樣使附加的金屬-空氣燃料電池組(FCB)系統(tǒng)按照放電模式投入工作的曲線圖，其作為隨時間遞增的電力負載所需的輸出功率要求的增加的函數(shù)。
本發(fā)明的最佳實施方式下面參照附圖，按技術(shù)細節(jié)介紹本發(fā)明的最佳實施方式，其中同樣的元部件用同樣的標號標注。
本發(fā)明提出在金屬-空氣燃料電池組(FCB)系統(tǒng)中輸送的金屬-燃料帶、一或多個陰極結(jié)構(gòu)及離子導電介質(zhì)，在離子導電介質(zhì)接觸各陰極結(jié)構(gòu)和金屬-燃料帶的各點的部位處以基本相同的速度輸送它們。這種工作狀態(tài)明顯降低了在金屬-燃料帶、各陰極結(jié)構(gòu)和離子導電介質(zhì)之間的摩擦力(例如剪力)的產(chǎn)生。在這些系統(tǒng)組成部分中間的這種摩擦力(例如剪力)的降低又導致降低；在系統(tǒng)工作過程中輸送各陰極結(jié)構(gòu)、金屬-燃料帶和離子導電介質(zhì)所需要的電功率的數(shù)量；金屬氧化物顆粒從金屬-燃料帶的脫落和這些顆粒嵌入陰極的多孔結(jié)構(gòu)；以及在FCB系統(tǒng)中使用的陰極結(jié)構(gòu)和金屬-燃料帶的損傷或然率。在圖1A到1C中，示意說明地表示了對于3種不同F(xiàn)CB系統(tǒng)設計的這種工作原理。
利用在圖1A中的標號1概括地表示本發(fā)明的金屬-空氣燃料電池(FCB)系統(tǒng)概括的第一實施例。在這一本發(fā)明的概括的第一實施例中，離子導電介質(zhì)(ICM)2是以流體或流體狀物質(zhì)實現(xiàn)的，該物質(zhì)相對在系統(tǒng)內(nèi)部采用的金屬-燃料帶3和陰極結(jié)構(gòu)4自由移動，而金屬-燃料帶和陰極結(jié)構(gòu)在帶放電和再充電循環(huán)過程中在離子導電介質(zhì)接觸金屬-燃料帶和每個陰極的各點的部位處以基本相同的速度輸送。如圖所示，在系統(tǒng)工作的過程中陰極-觸接部件5與陰極結(jié)構(gòu)4形成電接觸，同時陽極-觸接部件6與金屬-燃料帶(即陽極)3形成電接觸。
利用在圖1B中的標號1′概括地表示本發(fā)明的金屬-空氣燃料電池組(FCB)系統(tǒng)概括的第二實施例。在這一本發(fā)明的概括的實施例中，離子導電介質(zhì)2與金屬-燃料帶3的表面成一整體(例如以凝膠狀或施加到金屬-燃料帶3上的固態(tài)薄膜層的形式)，而金屬-燃料帶3、離子導電介質(zhì)2和陰極結(jié)構(gòu)4在系統(tǒng)工作過程中在離子導電介質(zhì)2接觸金屬-燃料帶3和陰極結(jié)構(gòu)4的各點的部位處以基本相同的速度輸送。
利用在圖1C中的標號1″概括地表示本發(fā)明的金屬-空氣燃料電池組(FCB)系統(tǒng)概括的第三實施例。在這一本發(fā)明的概括的實施例中，(例如以凝膠狀或施加到金屬-燃料帶3上的固態(tài)薄膜層的形式)，而金屬-燃料帶3、離子導電介質(zhì)2和陰極結(jié)構(gòu)4在系統(tǒng)工作過程中在離子導電介質(zhì)2接觸金屬-燃料帶3和陰極結(jié)構(gòu)4的各點的部位處以基本相同的速度輸送。
在本發(fā)明的金屬-空氣燃料電池組(FCB)系統(tǒng)這些概括的實施例中按各種不同的方法實現(xiàn)離子導電介質(zhì)。此外在這些概括的各系統(tǒng)實施例中按各種不同的方法實現(xiàn)速度控制(即速度均等)。取決于怎樣實現(xiàn)陰極結(jié)構(gòu)，可以將這里公開的本發(fā)明的說明性的實施例分類為兩組，以簡化對各對應的FCB系統(tǒng)的介紹。
例如，在第一組說明性的實施例中，如圖2到圖6D中所示，陰極結(jié)構(gòu)實現(xiàn)為一種在其表面上具有細微透孔和中空中心孔的圓筒幾何形狀的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，它能夠?qū)⒖諝?即氧)輸送到在金屬-燃料帶和離子導電介質(zhì)之間的接合部。在第二組說明性的實施例中，如圖7到圖10D中所示，陰極結(jié)構(gòu)實現(xiàn)為一種在其表面上具有超細透孔以使氧輸送到在金屬-燃料帶和離子導電介質(zhì)的帶結(jié)構(gòu)。下面詳細介紹分類為這兩組的FCB系統(tǒng)。
FCB系統(tǒng)的第一說明性的實施例在圖2到圖2C中所示FCB系統(tǒng)10的第一說明性的實施例中，陰極結(jié)構(gòu)4實現(xiàn)為具有一在其表面上具有細微透孔12以使氧輸送到在離子導電介質(zhì)和金屬-燃料帶之間形成的接合部的中空中心部11A的塑料圓筒結(jié)構(gòu)11 。如圖所示，陰極部件14安裝在塑料中空圓筒結(jié)構(gòu)11的外表面之上。陰極部件14是由其中嵌入碳或催化材料16的鎳網(wǎng)狀織物15構(gòu)成的。最好，金屬-燃料帶13在如申請人的申請?zhí)枮?9／074337的同時待審查的申請中提出的一對供帶和收帶輥之間輸送。此外，可以利用在申請?zhí)枮?9／074337的同時待審查的申請中提出的任何一種技術(shù)制造。
若在金屬-燃料帶放電子系統(tǒng)內(nèi)部采用陰極圓筒11，則可以將在申請?zhí)枮?9／074337的同時待審查的申請中公開的該金屬-燃料帶放電子系統(tǒng)內(nèi)包含的每一個子系統(tǒng)的組合到圖2中示意表示的系統(tǒng)中。因此，如在申請人的申請?zhí)枮?9／074337和08／944507的同時待審查的申請中提出的，在圖2中所示的陰極圓筒11的內(nèi)部部分可以設有氧注入室(連通到空氣泵或氧氣源)，一或多個pO2傳感器、一或多個溫度傳感器、放電頭冷卻設備等，以使系統(tǒng)控制器22能夠在放電工作過程中控制陰極部件14內(nèi)部的pO2含量，以及維持放電頭的溫度。
與之相似，若在金屬-燃料帶放電子系統(tǒng)內(nèi)部采用陰極圓筒11，則可以將在申請?zhí)枮?9／074337的同時待審查的申請中公開的該金屬-燃料帶放電子系統(tǒng)內(nèi)包含的每一個子系統(tǒng)的組合到圖2中示意表示的系統(tǒng)中。因此，如在申請人的申請?zhí)枮?9／074337的同時待審查的申請中提出的，在圖2中所示的陰極圓筒11的內(nèi)部部分可以設有氧抽空小室(連通到真空泵或類似設備)，一或多個pO2傳感器、一或多個溫度傳感器、再充電頭冷卻設備等，以使系統(tǒng)控制器22能夠在再充電工作過程中控制陰極部件14內(nèi)部的pO2含量，以及維持再充電頭的溫度。
如圖2中所示，陰極圓筒11圍繞其旋轉(zhuǎn)軸線按照由陰極驅(qū)動單元17控制的角速度旋轉(zhuǎn)。如圖所示，陰極驅(qū)動單元17具有一帶有齒輪19的驅(qū)動軸18，齒輪19嚙合于陰極圓筒11邊緣上形成的齒。在放電和再充電工作過程中利用可操作的燃料帶輸送裝置21在圓筒陰極部件14的表面之上輸送金屬-燃料帶13。由系統(tǒng)控制器22控制陰極驅(qū)動單元17和燃料帶輸送裝置21，以使金屬-燃料帶13、陰極結(jié)構(gòu)14和離子導電介質(zhì)在離子導電介質(zhì)接觸金屬-燃料帶和陰極結(jié)構(gòu)的各點的部位處以基本相同的速度輸送。通過控制金屬-燃料帶、離子導電介質(zhì)和圓筒陰極結(jié)構(gòu)之間的相對運動，系統(tǒng)控制器22有效地使其間產(chǎn)生的摩擦力(例如剪力)降到最小，因此解決了與這些作用力相關(guān)的各種問題。
通常，在圖2所示的FCB系統(tǒng)中可以按各種不同的方法實現(xiàn)陰極結(jié)構(gòu)、離子導電介質(zhì)和金屬-燃料帶間的速度控制。例如，一種方法是利用傳動帶驅(qū)動圓筒陰極結(jié)構(gòu)11，該傳動帶還用于輸送金屬-燃料帶13(例如在金帶型設備內(nèi)部的供帶盤和收帶盤或輪轂之間)。另一種方法是利用第一組DC控制的電動機驅(qū)動圓筒陰極結(jié)構(gòu)11，同時利用與第一組DC控制的電動機同步的第二組DC控制的電動機來驅(qū)動盒帶型設備的供給和收帶輪轂。很明顯對本領域的技術(shù)人員來說通過閱讀本公開可以有益于利用其它方法實現(xiàn)速度控制。
通常在大多數(shù)應用場合希望圍繞圖2中所示的圓筒陰極結(jié)構(gòu)安裝多對“可旋轉(zhuǎn)的”陰極和陽極觸接部件。這種配置將能夠由系統(tǒng)中的每個旋轉(zhuǎn)陰極在產(chǎn)生的輸出電壓下匯集最大的電流。然而，為了顯示得更清晰，僅表示一對圍繞圖2中所示的陰極圓筒結(jié)構(gòu)安裝的陰極和陽極觸接部件。
具體地說，如圖2中所示，利用一對支架之類結(jié)構(gòu)以可旋轉(zhuǎn)方式在圓筒陰極結(jié)構(gòu)11的每一端支承導電“陰極-觸接”部件23，以便配置陰極-觸接部件23與在其外邊緣部分24上露出的鎳網(wǎng)狀織物15電接觸，并當圓筒陰極結(jié)構(gòu)圍繞圓筒陰極結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時允許其繞陰極-觸接部件的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。如在圖2中所示，利用一對支架26之類結(jié)構(gòu)以可旋轉(zhuǎn)方式支承導電“陽極-觸接”部件25，以便其配置為十分接近圓筒陰極結(jié)構(gòu)，與金屬-燃料帶13的底側(cè)表面形成電接觸，并當金屬-燃料帶在帶有在其間配置的離子導電介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)的陰極結(jié)構(gòu)之上輸送時允許其繞陽極-觸接部件的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。如圖所示，可旋轉(zhuǎn)的陰極-觸接部件23和陽極-觸接部件25電連接到電導線(例如引線)27和28，電導線27和28端接在輸出功率控制器29。而電負載連接到輸出功率控制器29，用以接收從FCB系統(tǒng)提供的電功率。
如圖2所示，使富氧的空氣通過被動擴散或利用風扇、渦輪機或類似結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的主動強制作用通過圓筒陰極結(jié)構(gòu)11形成的中空中心孔(bore)11A流動。在帶放電工作過程中，使富氧的空氣通過陰極結(jié)構(gòu)中形成的透孔12流動并到達離子導電介質(zhì)(例如電解質(zhì))30和金屬-燃料帶之間的接合部。
在圖2所示的說明性實施例中，離子導電介質(zhì)30是按照以薄膜的形式施加在陰極圓筒11外表面上的離子導電流體或粘性凝膠實現(xiàn)的。離子導電流體／凝膠30可以按連續(xù)或周期方式施加到陰極部件或金屬-燃料帶上，以保證離子導電介質(zhì)在系統(tǒng)工作過程中充分地補充，并因此維持在離子導電介質(zhì)和金屬-燃料帶之間的接合部處的氫氧離子濃度的最佳數(shù)值。很明顯，離子導電薄膜層的所需厚度隨不同的應用場合變化，不過通常取決于很多因素例如離子導電介質(zhì)的電導率、在放電工作過程中預期由FCB系統(tǒng)產(chǎn)生的電流、陰極部件的表面積等。
離子導電流體／凝膠30可以利用如下配方制成。將1摩爾的氫氧化鉀(KOH)和1摩爾的氯化鈣溶解在100克的水中。KOH的功能是提供氫氧離子源，而氯化鈣的功能是作為一種吸濕劑。在此之后，將1／2摩爾的聚環(huán)氧乙烷(PEO)添加到作為離子載體的該混合物中。然后將該混合物攪拌約10分鐘。在此之后，將0．1摩爾的纖維素甲氧(基)羧酸，一種凝膠劑添加到攪拌的混合物中。這一配方導致產(chǎn)生可適合于施加到FCB系統(tǒng)中的陰極部件14或金屬-燃料帶13表面上的離子導電凝膠。
另外，離子導電介質(zhì)30可以按照一種施加到圓筒陰極部件14外表面上的或金屬-燃料帶內(nèi)表面上的固態(tài)離子導電薄膜實現(xiàn)。在本發(fā)明的這一替換實施例中，固態(tài)離子導電薄膜可以利用下述部分中的如下配方中之一形成在陰極部件或金屬-燃料帶上。
根據(jù)第一配方，1摩爾的KOH即氫氧離子源和1摩爾的氯化鈣即吸濕劑溶解在由60毫升水和40毫升四氫呋喃(THF)的混合溶劑中。在這之后，將1摩爾的PEO添加到該作為離子載體的混合物中。然后，將所形成的溶液(例如混合物)按照厚膜澆注(即涂覆)到陰極部件14外表面上，或者按照厚膜澆注(即涂覆)到金屬-燃料帶13底表面上，無論哪一種情況均可。利用上述配方，可以得到厚度范圍約為0．2-0．5毫米的離子導電薄膜。由于在施加薄膜涂層內(nèi)的混合溶劑(即水和THF)能蒸發(fā)，使可電離固態(tài)薄膜形成在陰極部件14的外表面，或者金屬-燃料帶的內(nèi)表面，無論哪一種情況均可。
根據(jù)第二配方，將1摩爾的氫氧化鉀(KOH)和0．1摩爾的氯化鈣溶解在由60毫升水和40毫升四氫呋喃(THF)的混合溶劑中。KOH的功能是作為離子源，而氯化鈣的功能是作為一種吸濕劑。在此之后，將1摩爾的聚氯乙烯(PVC)添加到該溶液中其數(shù)量足以產(chǎn)生凝膠狀物質(zhì)。然后將該溶液按照厚膜澆注(涂覆)到陰極部件14的外表面上，或者按照厚膜澆注(涂覆)到金屬-燃料帶的底表面上，無論哪一種情況都是可以的。利用上述配方，可以得到厚度范圍約為0．2-0．5毫米的離子導電薄膜。由于能使在施加涂層內(nèi)的混合溶液(即水和THF)蒸發(fā)，離子導電固態(tài)薄膜形成在陰極部件14的外表面上或在金屬-燃料帶的底表面上，無論哪一種情況都是可以的。
當利用如上所述的離子導電介質(zhì)30時，需要提供一種用于在(1)離子導電層30和金屬-燃料帶13之間以及(2)離子導電層30和可移動陰極圓筒11之間的實現(xiàn)“潤濕”的手段。實現(xiàn)“潤濕”的一種方法是在系統(tǒng)工作過程中連續(xù)地或周期性地將水(H2O)和／或電解質(zhì)補充溶液(make-up solution)的涂層施加到金屬-燃料帶13(和／或離子導電層30)的表面上，以便能在金屬-燃料帶13和離子導電介質(zhì)之間30以及在可移動陰極圓筒11和離子導電介質(zhì)30之間產(chǎn)生足夠大的離子輸送。很明顯，施加到金屬-燃料帶(和／或離子導電介質(zhì))上的水涂層的厚度取決于金屬-燃料帶的輸送速度，其吸水特性等。在圖2所示的說明性的實施例中，可以利用涂敷器54和散布機構(gòu)55實現(xiàn)金屬-燃料帶13和／或離子導電介質(zhì)30的潤濕。然而，應理解，可以采用其它潤濕金屬-燃料帶13(13′，13″)和／或離子導電介質(zhì)30的方法也可得到優(yōu)異的效果。
雖然在圖1中示意表示的和上以介紹的一些說明性的實施例是針對單一陰極／單一陽極類型的應用場合，但應理解，這些系統(tǒng)實施例可以改進為包含多個圍繞塑料承載圓筒11形成的電絕緣的陰極部件，以便結(jié)合在申請人的申請?zhí)枮?9／074337和08／944507的同時待審查的前述申請中提出的類型的多道(track)金屬-燃料帶使用。這些系統(tǒng)改進的主要優(yōu)點在于，能夠按照各特定電負載所需各種不同的輸出電壓值提供電功率。
FCB系統(tǒng)的第二說明性的實施例在圖3到圖3C中所示的FCB系統(tǒng)的第二說明性的實施例與在圖2中所示的FCB系統(tǒng)相似，除了在圖3中所示FCB系統(tǒng)中采用的金屬-燃料帶具有施加到其底表面而不是施加到如在圖2中所示的陰極結(jié)構(gòu)的外表面上的固態(tài)離子導電涂層31以外。
在本發(fā)明的這一替換實施例中，在圖3中所示FCB系統(tǒng)中采用的金屬-燃料帶可以按照各種不同的方法實現(xiàn)。如在圖3C1中所示，通過將離子導電凝膠或凝膠狀(即固態(tài))層31施加到金屬-燃料帶32薄層表面上形成第一類型的金屬-燃料帶13′。如在圖3C2中所示，通過在基片材料內(nèi)部包含離子導電介質(zhì)33和在基片材料35中的金屬-燃料顆粒34形成第二類型的金屬-燃料帶13″。用于制造這些結(jié)構(gòu)形式的金屬-燃料的技術(shù)介紹在前述的申請?zhí)枮?9／074337的同時待審查的申請中。
FCB系統(tǒng)的第三說明性的實施例在圖4到圖4C中所示的FCB系統(tǒng)的第三說明性的實施例與在圖1中所示的FCB系統(tǒng)相似，除了配置可旋轉(zhuǎn)陽極-觸接部件25以便與金屬-燃料帶13的外表面形成電接觸以外。因而，電流通過在圖4中所示FCB系統(tǒng)中采用的金屬-燃料帶的路徑不同于在圖2中所示FCB系統(tǒng)中采用金屬-燃料帶時的路徑。在圖4中所示FCB系統(tǒng)中的所有其它方面與在圖2中所示的系統(tǒng)相似。
FCB系統(tǒng)的第四說明性的實施例在圖5到圖5C2中所示的FCB系統(tǒng)的第四說明性的實施例與在圖3中所示的FCB系統(tǒng)相似，除了配置可旋轉(zhuǎn)陽極-觸接部件25以便與金屬-燃料帶13′，13″的外表面形成電接觸以外。因而，電流通過圖5中所示FCB系統(tǒng)中采用的金屬-燃料帶13′，13″的路徑不同于在圖3中所示FCB系統(tǒng)中采用金屬-燃料帶時的路徑。在圖5中所示FCB系統(tǒng)和其備實施例中的所有其它方面與在圖3中所示的系統(tǒng)相似。
FCB系統(tǒng)的第五說明性的實施例在圖6中表示本發(fā)明的FCB系統(tǒng)的第五說明性的實施例。在這一說明性的實施例中，離子導電介質(zhì)以在帶輸送圓筒和圖2、3、4和5中所示的一般類型的陰極圓筒之間運轉(zhuǎn)的離子導電帶結(jié)構(gòu)的形式實現(xiàn)。
如在圖6中所示，離子導電帶35以可旋轉(zhuǎn)方式支承在如上所述的陰極圓筒11和由塑料或其它非導電材料構(gòu)成的帶輸送圓筒36之間。如圖所示，金屬-燃料帶13的供帶在申請人的申請?zhí)枮?9／074337的同時待審查的申請中提出的一對供帶盤和收帶盤之間且在離子導電帶35之上輸送。
若在金屬-燃料帶放電子系統(tǒng)中采用陰極圓筒11，則可以將在申請?zhí)枮?9／074337的同時待審查的申請中公開的金屬-燃料帶放電子系統(tǒng)中包含的每個子系統(tǒng)組合到圖6中示意表示的系統(tǒng)中。因此，如在前述的申請人的申請?zhí)枮?9／074337和08／944507的同時待審查的申請中提出的，在圖6中所示陰極圓筒11的內(nèi)部部分可以設有氧注入室(連通到空氣泵或氧氣源)，一或多個pO2傳感器、一或多個溫度傳感器、放電頭冷卻設備等，以使系統(tǒng)控制器22能夠在放電工作過程中控制陰極部件14內(nèi)部的pO2量值，以及維持放電頭的溫度。
與之相似，若在金屬-燃料帶放電子系統(tǒng)中采用陰極圓筒11，則可以將在申請?zhí)枮?9／074337的同時待審查的申請中公開的金屬-燃料帶放電子系統(tǒng)內(nèi)包含的每個子系統(tǒng)組合到圖6中示意表示的系統(tǒng)中。因此，如在前述的申請人的申請?zhí)枮?9／074337同時待審查的申請中提出的，在圖6中所示陰極圓筒11的內(nèi)部部分可以設有氧抽空室(連通到真空泵或或類似設備)，一或多個pO2傳感器、一或多個溫度傳感器、再充電頭冷卻設備等，以使系統(tǒng)控制器22能夠在再充電工作的過程中控制陰極部件14內(nèi)部的pO2量值，以及維持再充電頭的溫度。
如圖6中所示，陰極圓筒11按照由陰極驅(qū)動單元38控制的角速度旋轉(zhuǎn)，同時，帶輸送圓筒36按照由驅(qū)動單元39控制的角速度旋轉(zhuǎn)。在充電和放電過程中，通過控制帶輸送機構(gòu)21在離子導電帶35和陰極圓筒11之上輸送金屬-燃料帶13。
由系統(tǒng)控制器22控制驅(qū)動單元38和39及帝輸送裝置21，以便在系統(tǒng)工作過程中在離子導電帶35接觸金屬-燃料帶13和陰極圓筒11的各點的部位處將離子導電帶35和陰極圓筒11維持基本相同的速度。通過控制金屬-燃料帶13、離子導電帶結(jié)構(gòu)35和圓筒陰極結(jié)構(gòu)11之間的相對運動，系統(tǒng)控制器22有效地使在其間產(chǎn)生的摩擦力降到最小，并因此降低陰極部件14和金屬-燃料帶13損傷的或然率。
通常，在圖6中所示FCB系統(tǒng)中可以按照各種方法實現(xiàn)速度控制。例如，一種方法可以利用一帶狀結(jié)構(gòu)驅(qū)動陰極圓筒11和輸送圓筒36，該帶狀結(jié)構(gòu)還用于輸送金屬-燃料帶的供給(例如在盒帶型設備供帶盤和收帶盤或供帶輪轂和收帶輪轂之間)。另一種方法是利用一對DC控制的電動機驅(qū)動陰極圓筒11和輸送圓筒36，同時利用與第一對DC控制的電動機同步的第二對DC控制的電動機來驅(qū)動盒型燃料設備內(nèi)的供帶輪轂和收帶輪轂。很明顯對本領域的技術(shù)人員來說可以利用其它方法實現(xiàn)速度控制。
通常，在大多數(shù)應用場合希望圍繞圖6中所示的圓筒陰極結(jié)構(gòu)安裝多對“可旋轉(zhuǎn)的”陰極和陽極觸接部件。這種配置將能夠由系統(tǒng)中的每個旋轉(zhuǎn)陰極在產(chǎn)生的輸出電壓下匯集最大的電流。然而，為了顯示得更清晰，僅表示一對圍繞圖6中所示的陰極圓筒結(jié)構(gòu)安裝的陰極和陽極觸接部件。
如圖6中所示，利用一對支架以可旋轉(zhuǎn)方式在陰極圓筒11的每一端支承導電“陰極-觸接”部件23，以便配置陰極-觸接部件23使其在陰極圓筒圍繞其旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)時與在陰極圓筒11的外邊緣部分上露出的鎳網(wǎng)狀織物20形成電接觸。此外，利用設置得十分接近陰極圓筒的支架26以可旋轉(zhuǎn)方式支承導電“陽極-觸接”部件25，當陰極圓筒圍繞其旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)時，該部件25與金屬-燃料帶13的外側(cè)表面形成電接觸。陰極-觸接部件23和陽極-觸接部件25電連接到電導線(例如引線)28和27，電導線27和28端接在輸出功率控制器29。而電負載連接到輸出功率控制器29的輸出端，以便接收由FCB系統(tǒng)提供的電功率。
如圖6所示，使富氧的空氣通過被動擴散或利用風扇、渦輪機或類似結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的主動強制作用通過圓筒陰極結(jié)構(gòu)11中形成的中空中心孔(bore)11A流動。在帶放電工作過程中，使富氧的空氣通過陰極結(jié)構(gòu)11中形成的透孔12流動并到達金屬-燃料帶和離子導電介帶結(jié)構(gòu)35之間的接合部。
在圖6和6A所示的說明性的實施例中，離子導電帶結(jié)構(gòu)35實現(xiàn)為按照具有離子導電特性的柔性帶。這樣一種帶可以由開孔聚合物材料構(gòu)成，該材料具有多孔結(jié)構(gòu)并用能夠支持在FCB系統(tǒng)的陰極和陽極之間輸送離子的離子導電材料(KOH)浸漬。通常，有很多制造離子導電帶的方法。為了說明的目的，以下描述兩種配方。
根據(jù)第一配方，將1摩爾的氫氧化鉀(KOH)和0．1摩爾的氯化鈣溶解在由60毫升水和40毫升四氫呋喃(THF)的混合溶劑中。KOH的功能是提供氫氧離子源，而氯化鈣的功能是作為一種吸濕劑。在此之后，將1摩爾的PEO添加到該混合物中。然后將該溶液以厚膜方式澆注(涂覆)到由聚乙烯醇(PVA)型塑料材料制成的基片上。這種材料已發(fā)現(xiàn)能與PEO一起很好工作，雖然預計表面張力大于這種薄膜材料的其它基片材料也可以用，并且也會有滿意的結(jié)果。當混合溶劑從施加的涂層中蒸發(fā)時，使可電離固態(tài)膜(即厚膜)形成在PVA基片上。通過剝離固態(tài)膜使之脫開PVA基片，形成固態(tài)離子導電膜或薄膜。利用上述方案可以形成厚度范圍約為0．2-0．5毫米的離子導電薄膜。然后，可以將固態(tài)離子導電膜切割成形成可圍繞兩個或多個旋轉(zhuǎn)圓筒輸送的帶狀結(jié)構(gòu)所需的形狀。可以利用粘接劑、超聲焊接、適當?shù)木o固件等將成形的膜的端部連接起來，形成在本發(fā)明的FCB系統(tǒng)中使用的固態(tài)離子導電帶結(jié)構(gòu)35。
根據(jù)第二配方，將1摩爾的氫氧化鉀(KOH)和0．1摩爾的氯化鈣溶解在在由60毫升水和40毫升四氫呋喃(THF)的混合溶劑中。KOH的功能是作為氫氧離子源，而氯化鈣的功能是作為一種吸濕劑。在此之后，將1摩爾的聚氯乙烯(PVC)添加到該混合物中。然后將形成的溶液以厚膜方式澆注(涂覆)到由聚乙烯醇(PVA)型塑料材料構(gòu)成的基片上。這種材料已發(fā)現(xiàn)能與PVC一起很好工作，雖然預計表面張力大于這種薄膜材料的其它基片材料也可以用，并也會有滿意的結(jié)果。當混合溶劑從施加涂層蒸發(fā)時，使可電離固態(tài)膜(即厚膜)形成在PVA基片上。通過剝離固態(tài)膜使之脫開PVA基片，形成固態(tài)離子導電膜。利用上述方案可以形成厚度范圍約為0．2-0．5毫米的離子導電薄膜。然后，可以將固態(tài)膜或薄膜切割成形成可圍繞兩個或多個旋轉(zhuǎn)圓筒輸送的帶狀結(jié)構(gòu)所需的形狀?？梢岳谜辰觿⒊暫附?、適當?shù)木o固件等將成形的膜的端部連接起來，形成在本發(fā)明的FCB系統(tǒng)中使用的固態(tài)離子導電帝結(jié)構(gòu)35。
當利用如上所述的離子導電帶35時，需要提供一種裝置，用于在(1)離子導電帶35和金屬-燃料帶13(13′，13″)之間以及(2)離子導電帶35和可旋轉(zhuǎn)陰極圓筒11之間的實現(xiàn)“潤濕”。實現(xiàn)“潤濕”的一種方法是在系統(tǒng)工作過程中連續(xù)地或周期性地將水(H2O)和／或電解質(zhì)補充(make-up)溶液的涂層施加到金屬-燃料帶(和／或離子導電帶)的表面上，以便能在金屬-燃料帶和離子導電帶之間以及可移動陰極圓筒和離子導電帶之間有足夠量的離子輸送。很明顯，施加到金屬-燃料帶(和／或離子導電帶)上水涂層的厚度取決于金屬-燃料帶的輸送速度，其水吸收特性等。在圖6所示的說明性的實施例中，可以利用施加涂敷器54和散布機構(gòu)55實現(xiàn)金屬-燃料帶和／或離子導電帶之間的潤濕。然而，應理解，可以采用其它潤濕金屬-燃料帶和／或離子導電帶的方法得到優(yōu)異的效果。
雖然設計圖6中所示的說明性的實施例是用于在單一陰極／單一陽極類型的應用場合，但應理解，這一系統(tǒng)實施例可以易于改進為包含多個圍繞陰極支承圓筒形成的電隔離的陰極部件，以便結(jié)合在前述的申請人的申請?zhí)枮?8／944507的同時待審查的申請中提出的多道類型的金屬-燃料帶使用。
本發(fā)明的說明性的實施例中，在圖6所示FCB系統(tǒng)中采用的金屬-燃料帶可以利用各種不同的方法實現(xiàn)。如在圖6B中所示，第一類型的燃料帝13是形成為薄層金屬-燃料材料(例如鋅)。第二類型的金屬-燃料帶13′是通過在聚酯基片32上沉積金屬粉末(例如鋅粉末)和粘接劑(例如PVC)31形成的。如在圖6D中所示，第三類型的金屬-燃料帝13″是通過在基片材料34例如PVC內(nèi)部注入金屬粉末(例如鋅粉末)33形成的。用于制造這些形式的金屬-燃料的技術(shù)介紹在前述的申請?zhí)枮?9／074337的同時待審查的申請中。
FCB系統(tǒng)的第六說明性的實施例在圖7中，表示本發(fā)明的FCB系統(tǒng)的第六說明性的實施例。在這一說明性的實施例中，按照在一對圓柱形(cylindrical)輥41和42之間運轉(zhuǎn)的陰極帶結(jié)構(gòu)40實現(xiàn)移動陰極結(jié)構(gòu)，在圓柱形輥之上輸送供給金屬-燃料帶13(13′，13″)。
如圖7中所示，陰極帶結(jié)構(gòu)40以可旋轉(zhuǎn)方式支承在由驅(qū)動單元38和39驅(qū)動的圓柱形輥41和42之間，同時金屬-燃料帶13(13′，13″)支承在陰極帶結(jié)構(gòu)40之上和在一對供帶盤和收帶盤之間輸送，如在申請?zhí)?9／074337的同時待審查的申請中所介紹的。由系統(tǒng)控制器22控制驅(qū)動單元38和39及金屬-燃料帶輸送裝置21，以便在系統(tǒng)工作過程中使金屬-燃料帶13(13′，13″)和陰極帶結(jié)構(gòu)40在離子導電介質(zhì)接觸金屬-燃料帶和陰極結(jié)構(gòu)的各點的部位處維持基本相同的速度。通過控制在圓柱形輥41和42之間的金屬-燃料帶和陰極帶結(jié)構(gòu)之間的相對移動，系統(tǒng)控制器22有效地使在其間產(chǎn)生的摩擦力降到最小，并因此減少金屬-燃料帶13的磨損和破損。
陰極帶結(jié)構(gòu)40在其表面中具有極細微的穿孔，以使氧能在其間通過輸送到在其上傳送陽極金屬-燃料帶13(13′，13″)。一種形成柔性陰極結(jié)構(gòu)的優(yōu)選方法是在100毫升(溶劑)和按重量計為2．0％的表面活性劑(例如為由Union Carbide銷售的Triton X-10)內(nèi)將碳黑粉末(按重量計為60％)和例如為特氟隆乳劑(由Dupont銷售的T-30)的粘接劑材料(按重量計為20％)以及例如為二氧化錳MnO2的催化劑材料(按重量計為20％)混合攪拌以便形成漿料。然后將漿料澆注或涂覆到鎳海綿狀物(或網(wǎng)狀織物材料)。其后將涂覆漿料的鎳網(wǎng)狀織物材料在空氣中干燥約10小時。在此之后，在200磅／平方厘米壓力下對干燥的顆粒加壓以形成具有所需孔隙度(例如30-70％)和約0．5-0．6毫米的柔性陰極材料。然而，應理解，陰極材料的厚度和孔隙度可以隨不同的應用場合改變。然后，在約280℃下持續(xù)約2小時進行燒結(jié)以便除去溶劑(例如水)并形成一種柔性片狀陰極材料，然后可以將片狀陰極材料切割成所需尺寸，形成用于所設計的FCB系統(tǒng)的陰極帶結(jié)構(gòu)。利用焊接、緊固件等連接帶結(jié)構(gòu)的端部，以形成圍繞閉合的帶結(jié)構(gòu)的實際無縫的陰極表面?？梢栽陉帢O帶結(jié)構(gòu)40的端部露出鎳網(wǎng)狀織物材料，以便在放電和再充電過程中使陽極-觸接部件48能與其形成電接觸。
當利用如上所述的離子導電帶35時，需要提供一種裝置，用于在(1)離子導電介質(zhì)53和金屬-燃料帶13(13′，13″)之間以及(2)離子導電介質(zhì)53和可移動陰極帶40之間實現(xiàn)“潤濕”。實現(xiàn)“潤濕”的一種方法是在系統(tǒng)工作過程中連續(xù)地或周期性地將水(H2O)的涂層施加到金屬-燃料帶(和／或離子導電介質(zhì)53)的表面上，以便能在金屬-燃料帶和離子導電介質(zhì)53之間以及可移動陰極帶40和離子導電介質(zhì)53之間有足夠量的離子輸送。很明顯，施加到金屬-燃料帶13(和／或離子導電介質(zhì)53)上水涂層的厚度取決于金屬-燃料帶13的輸送速度，其水吸收特性等。在圖7所示的說明性的實施例中，可以利用施加涂敷器54和散布機構(gòu)55實現(xiàn)金屬-燃料帶和／或離子導電介質(zhì)53之間的潤濕。然而，應理解，可以采用其它潤濕金屬-燃料帶和／或離子導電介質(zhì)53的方法也得到優(yōu)異的效果。
通常，在圖7中所示FCB系統(tǒng)中可以按照各種方法實現(xiàn)速度控制。例如，一種方法可以利用帶結(jié)構(gòu)驅(qū)動輸送圓筒41和42，該帶結(jié)構(gòu)還用于輸送金屬-燃料帶13(例如在金帶型設備中的供帶盤和收帶盤或供帶輪轂和收帶輪轂之間)。另一種方法是利用第一對DC控制的電動機驅(qū)動輸送圓筒41和42，同時利用與第一對DC控制的電動機同步的一對DC控制的電動機來驅(qū)動金帶型金屬-燃料設備內(nèi)的供帶輪轂和收帶輪轂。很明顯對本領域的技術(shù)人員來說可以利用其它方法實現(xiàn)速度控制。
通常，在大多數(shù)應用場合希望圍繞圖7中所示的陰極帶結(jié)構(gòu)安裝多對“可旋轉(zhuǎn)的”陰極和陽極觸接部件。這種配置將能夠由系統(tǒng)中的每個陰極帶結(jié)構(gòu)在產(chǎn)生的輸出電壓下匯集最大的電流。然而，為了顯示得更清晰，僅表示一對沿圖7中所示的陰極帶結(jié)構(gòu)安裝的陰極和陽極觸接部件。
如圖7中所示，利用一對支架49以可旋轉(zhuǎn)方式支承導電陰極觸接部件48，以便其配置使其當在輸送圓筒41和42之間輸送陰極帶結(jié)構(gòu)時與在陰極帶結(jié)構(gòu)40的邊緣部分上露出的鎳網(wǎng)狀織物45形成電接觸。此外，利用各支架49以可旋轉(zhuǎn)方式在金屬-燃料帶13(13′，13″)之上和在陰極-觸接部件48對面支承導電“陽極-觸接”部件50，使得陽極-觸接部件與金屬-燃料帶的外側(cè)表面形成電接觸，如圖7中所示。陰極-觸接部件48和陽極-觸接部件50電連接到電導線(例如引線)，電導線端接在輸出功率控制器29。電負載可連接到輸出功率控制器29的輸出端，以便接收在FCB系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的供給的電功率。
若在金屬-燃料帶放電子系統(tǒng)中采用陰極帶40，則可以將在申請?zhí)枮?9／074337的同時待審查的申請中公開的金屬-燃料帶放電子系統(tǒng)中包含的每個子系統(tǒng)組合到圖7中示意表示的系統(tǒng)中。因此，如在前述的申請人的申請?zhí)枮?9／074337和08／944507的同時待審查的申請中提出的中所介紹的，在圖7中所示陰極帶結(jié)構(gòu)40中的沿其可以產(chǎn)生電流的一部分可以封閉成氧注入小室(連通到空氣或氧氣源)，并具有一或多個pO2傳感器、一或多個溫度傳感器、放電頭冷卻設備等，以使系統(tǒng)控制器22能夠在放電工作過程中可以控制在移動陰極帶結(jié)構(gòu)40的這一段內(nèi)部的pO2量值，以及維持放電頭的溫度。
與之相似，若在金屬-燃料帶放電子系統(tǒng)中采用陰極帶結(jié)構(gòu)40，則可以將在申請?zhí)枮?9／074337的同時待審查的申請中公開的金屬-燃料帶放電子系統(tǒng)內(nèi)包含的每個子系統(tǒng)組合到圖7中示意表示的系統(tǒng)中。因此，如在前述的申請人的申請?zhí)枮?9／074337和08／944507的同時待審查的申請中提出的，在圖7中所示陰極帝結(jié)構(gòu)40中的沿其產(chǎn)生電流的一部分可以封閉成氧抽空小室(連通到真空泵或或類似設備)，并具有一或多個pO2傳感器、一或多個溫度傳感器、再充電頭冷卻設備等，以使系統(tǒng)控制器22能夠在再充電工作的過程中控制陰極帶結(jié)構(gòu)40中的這一段內(nèi)部的pO2量值，以及維持再充電頭的溫度。
如圖7中所示，在帶放電工作的過程中，使富氧的空氣通過或強制通過在陰極帶結(jié)構(gòu)40形成的穿孔21流動并到達金屬-燃料帶13′，13″和離子導電介質(zhì)(例如電解質(zhì)凝膠)53之間的接合部。在帶放電工作過程中，使或強制使由金屬-燃料帶和離子導電介質(zhì)(例如電解質(zhì)凝膠)之間的該接合部釋出的氧通過在陰極帶結(jié)構(gòu)40形成的穿孔21流動到周圍環(huán)境中。
在圖7和7A所示的說明性的實施例中，陰極帶結(jié)構(gòu)40的外表面(即面向在其之上輸送的金屬-燃料帶)涂覆有能夠在陰極帶結(jié)構(gòu)40和通過FCB系統(tǒng)輸送的金屬-燃料帶13(13′，13″)之間維持離子輸送的固態(tài)離子導電薄膜53?；蛘呤?，面向陰極帶結(jié)構(gòu)40的金屬-燃料帶的下表面可以涂覆有固態(tài)離子導電薄膜53，該薄膜53能夠在陰極帶結(jié)構(gòu)40和沿輸送的金屬-燃料帶13(13，13″)方向的金屬-燃料材料之間維持離子輸送。這種方案使得能夠在這一說明性的實施例的FCB系統(tǒng)內(nèi)采用較簡單的陰極帶結(jié)構(gòu)。
另一種在陰極帶結(jié)構(gòu)40和沿輸送的金屬-燃料帶13(13′，13″)方向的金屬-燃料材料之間維持離子輸送的方法是當金屬-燃料帶在陰極帶結(jié)構(gòu)40之上輸送時將離子導電凝膠(或液體)53施加到金屬-燃料帶的下側(cè)表面13A。利用配置在金屬-燃料帶13(13′，13″)的下方的涂敷器54且由系統(tǒng)控制器22控制的散布機構(gòu)55供給可以實現(xiàn)這一點。在工作過程中，薄層離子導電凝膠53由涂敷器54散布到接觸陰極帶結(jié)構(gòu)40的金屬-燃料帶表面之上。很明顯，離子導電薄膜層的所需厚度隨各應用場合變化，不過通常取決于很多因素，例如包含離子導電介質(zhì)的電導率、在放電工作過程中預期由FCB系統(tǒng)產(chǎn)生的電流、陰極部件的表面積等。
雖然設計圖7中所示的說明性的實施例是用于在單一陰極／單一陽極類型的應用場合，但應理解，這一系統(tǒng)實施例可以易于改進為包含多個沿柔性陰極帶結(jié)構(gòu)形成的電絕緣的陰極部件(道)，以便結(jié)合在前述的申請人的申請?zhí)枮?8／944507的同時待審查的申請中提出的多道的金屬-燃料帶使用。
本發(fā)明的另一些的實施例中，由圖7所示FCB系統(tǒng)采用的金屬-燃料帶可以利用各種不同的方法實現(xiàn)。如在圖7B中所示，第一類型的金屬-燃料帶13是按照薄層金屬-燃料材料(例如鋅)形成的。如在圖7C中所示，第二類型的金屬-燃料帶13′是通過在聚酯基片32上沉積金屬粉末(例如鋅粉末)和粘接劑(聚乙烯)31形成的。如在圖7D中所示，第三類型的金屬-燃料帶13″是通過在例如聚氯乙烯PVC的基片材料34內(nèi)部注入金屬粉末(例如鋅粉末)33形成的。用于制造這些結(jié)構(gòu)形式的金屬-燃料的技術(shù)介紹在前述的申請?zhí)枮?9／074337的同時待審查的申請中。
在系統(tǒng)工作過程中陰極帶結(jié)構(gòu)40在輸送圓筒41和42之間以可控速度輸送。同時，金屬-燃料帶13(13′，13″)支承在陰極帶結(jié)構(gòu)40表面之上在離子導電介質(zhì)接觸金屬-燃料帶和陰極帶結(jié)構(gòu)40處以基本相同的速度輸送，并且在無打滑或不損傷陰極帶結(jié)構(gòu)和金屬-燃料帶的情況下產(chǎn)生電功率。
FCB系統(tǒng)的第七說明性的實施例在圖8中所示的FCB系統(tǒng)的第七說明性的實施例與在圖7中所示的FCB系統(tǒng)相似。這兩個系統(tǒng)之間的主要差別在于，在圖8中，陰極-觸接部件48位置接近輸送圓筒41，以使其接觸導電帶結(jié)構(gòu)40的外表面。而陽極-觸接部件50位置接近陰極-觸接電極48并且與在陰極帶結(jié)構(gòu)40之上輸送的金屬-燃料帶13(13′，13″)供帶的底側(cè)形成電接觸。因而，電流流過在圖8所示FCB系統(tǒng)中采用的金屬-燃料帶13(13，13″)的路徑不同于電流流過在圖7所示FCB系統(tǒng)中采用的金屬-燃料帶13(13′，13″)的路徑。在圖8中所示FCB系統(tǒng)中的所有其它方面與在圖7中所示的系統(tǒng)相似。
FCB系統(tǒng)的第八說明性的實施例在圖9中所示的FCB系統(tǒng)的第八說明性的實施例與在圖7中所示的FCB系統(tǒng)相似。這兩個系統(tǒng)之間的主要差別在于，在圖9中，離子導電介質(zhì)是按照在金屬-燃料帶13(13′，13″)的供給帶底側(cè)形成的離子導電層實現(xiàn)的。如圖9B中所示，第一類型的金屬-燃料帶58是按照薄層金屬-燃料材料例如鋅)59形成的，其上層疊有離子導電層60。如在圖9C中所示，第二類型的金屬-燃料帶58′是通過在聚酯基片62上沉積金屬粉末(例如鋅粉末)和粘接劑(例如PVC)61形成的，其上層疊有離子導電層60。如在圖9D中所示，第三類型的金屬-燃料帶58″是通過在基片材料64內(nèi)部注入金屬粉末(例如鋅粉末)63形成的，其上層疊有離子導電層60。用于制造這些結(jié)構(gòu)形式的金屬-燃料的技術(shù)介紹在前述的申請?zhí)枮?9／074337的同時待審查的申請中。在圖9中所示FCB系統(tǒng)中的所有其它方面與在圖7中所示的系統(tǒng)相似。
FCB系統(tǒng)的第九說明性的實施例圖10表示本發(fā)明的FCB系統(tǒng)的第九說明性的實施例。在這一說明性的實施例中，陰極結(jié)構(gòu)是按照在第一對圓柱形輥41和42之間以與圖7到9D所示相似的方式輸送的帶結(jié)構(gòu)40實現(xiàn)的，圓柱形輥41和42分別由驅(qū)動單元37和38驅(qū)動。離子導電介質(zhì)是按照在圓柱形輥66和圓柱形輥42之間與圖6所示相似的方式輸送的離子導電帶35實現(xiàn)的，圓柱形輥66和圓柱形輥42分別由驅(qū)動單元62和38驅(qū)動。金屬-燃料帶13(13′，13″)的供給帶在一對供帶盤和收帶盤之間的離子導電帶結(jié)構(gòu)35之上輸送，如在申請人的申請?zhí)枮?9／074337和08／944507的同時待審查的申請中介紹的。由系統(tǒng)控制器22控制驅(qū)動單元38、39和62以及帶驅(qū)動單元21，以便在系統(tǒng)工作的過程中使金屬-燃料帶13、離子導電帶結(jié)構(gòu)35和陰極帶結(jié)構(gòu)40在離子導電帶結(jié)構(gòu)35接觸金屬-燃料帶和陰極帶結(jié)構(gòu)40的各點的部位處維持基本相同的速度。通過控制金屬-燃料帶、離子導電帶結(jié)構(gòu)35和陰極帶結(jié)構(gòu)40之間的相對運動，系統(tǒng)控制器22使在其間產(chǎn)生的摩擦力降到最小，因此使與之相關(guān)的問題降到最小。
通常，在圖10所示FCB系統(tǒng)中的速度控制可以利用各種方法實現(xiàn)。例如，一種方法可以是利用帶結(jié)構(gòu)驅(qū)動輸送圓筒41、42和66，該帶結(jié)構(gòu)還用于輸送金屬-燃料帶13(例如在盒型設備內(nèi)部的供帶盤和收帶盤或供帶輪轂和收帶輪轂)。另一種方法可以是利用第一組DC控制的電動機驅(qū)動輸送圓筒41、42和66，，同時利用與第一組DC控制的電動機同步的另一組DC控制的電動機驅(qū)動金屬-燃料盒型設備內(nèi)部的供帶盤和收帶盤或供帶輪轂和收帝輪轂。對本領域技術(shù)人員來說，很明顯有其它方法實現(xiàn)FCB系統(tǒng)中各可移動組成部分間的速度控制。
通常，在大多數(shù)應用場合，希望對于圖10的系統(tǒng)的陰極帶結(jié)構(gòu)安裝多對“可轉(zhuǎn)動”陰極和陽極觸接器件。這種設置將使得能夠以產(chǎn)生的輸出電壓從系統(tǒng)中每個移動陰極帶結(jié)構(gòu)收集最大電流。但為圖示清楚起見，圖10只示出一對陰極和陽極觸接部件。
如圖10中所示，利用一對支架69以可旋轉(zhuǎn)方式支承導電“陰極-觸接”部件48，以便其配置為當陰極帶結(jié)構(gòu)圍繞輸送圓筒41輸送時使之與在陰極帶結(jié)構(gòu)40的外邊緣部分上露出的鎳網(wǎng)狀織物電接觸。此外，利用一對配置在金屬-燃料帶之上和陰極-觸接部件48對面的支架70以可旋轉(zhuǎn)方式支承導電“陽極-觸接”部件50，使得陽極-觸接部件與金屬-燃料帶13(13′，13″)的外側(cè)表面形成電接觸，如在圖10中所示。陰極-觸接部件48和陽極-觸接部件50電連接到電導線(例如引線)，電導線端接在輸出功率控制器29。而電負載連接到輸出功率控制器29，用以接收在FCB系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的電功率。
當利用如上所述的離子導電帶35時，需要提供一種裝置，用于在(1)離子導電帶35和金屬-燃料帶13(13′，13″)之間以及(2)離子導電帶35和可移動陰極帶40之間的實現(xiàn)“潤濕”。實現(xiàn)“潤濕”的一種方法是在系統(tǒng)工作的過程中連續(xù)地或周期性地將水(H2O)和／或電解質(zhì)補充溶液的涂層施加到金屬-燃料帶(和／或離子導電帶)的表面上，以便能在金屬-燃料帶和離子導電帶之間以及可移動陰極帶和離子導電介質(zhì)之間輸送足夠量的離子。很明顯，施加到金屬-燃料帶(和／或離子導電帶35)上的水涂層的厚度取決于金屬-燃料帶的輸送速度，其水吸收特性等。在圖10所示的說明性的實施例中，可以利用由系統(tǒng)控制器22控制的涂敷器54和散布機構(gòu)55實現(xiàn)金屬-燃料帶和／或離子導電帶35的潤濕。然而，應理解，可以采用其它潤濕金屬-燃料帶13(13′，13″)和／或離子導電帶35的方法也可得到優(yōu)異的效果。
若在金屬-燃料帶放電子系統(tǒng)中采用陰極帶40，則可以將在申請?zhí)枮?9／074337的同時待審查的申請中公開的金屬-燃料帶放電子系統(tǒng)中包含的每個子系統(tǒng)組合到圖10中示意表示的系統(tǒng)中。因此，如在申請人的申請?zhí)枮?9／074337和08／944507的同時待審查的申請中介紹的，在圖10所示陰極帶結(jié)構(gòu)40中沿其產(chǎn)生電流的一部分可以封閉成氧注入小室(連通到空氣泵或氧氣源)，并具有一或多個pO2傳感器、一或多個溫度傳感器、放電頭冷卻設備等，以使系統(tǒng)控制器22能夠在放電工作的過程中控制陰極帶結(jié)構(gòu)40的這一段內(nèi)部的pO2量值，以及維持放電頭的溫度。
與之相似，若在金屬-燃料帶放電子系統(tǒng)中采用陰極帶結(jié)構(gòu)40，則可以將在申請?zhí)枮?9／074337的同時待審查的申請中公開的金屬-燃料帶再充電子系統(tǒng)內(nèi)包含的每個子系統(tǒng)組合到圖10中示意表示的系統(tǒng)中。因此，如在在申請人的申請?zhí)枮?9／074337和08／944507的同時待審查的申請中提出的，在圖10中所示陰極帶結(jié)構(gòu)40中的沿其產(chǎn)生電流的一部分可以封閉成氧抽空小室(連通到真空泵或或類似設備)，并具有一或多個pO2傳感器、一或多個溫度傳感器、再充電頭冷卻設備等，以使系統(tǒng)控制器22能夠在再充電工作的過程中控制該移動陰極帶結(jié)構(gòu)40的這一段內(nèi)部的pO2量值，以及維持再充電頭的溫度。
如圖10中所示，在帶放電工作的過程中，使富氧的空氣通過或強制通過陰極帶結(jié)構(gòu)40中形成的細微透孔21流動并到達金屬-燃料帶和離子導電帶35之間的接合部。在帶再充電工作的過程中，使氧或強制使氧由金屬-燃料帶和離子導電帶35之間的該接合部釋出通過在陰極帶結(jié)構(gòu)40形成的細微透孔21流動到周圍環(huán)境中。
雖然設計在圖10所示的說明性的實施例是用于在單一陰極／單一陽極類型的應用場合，但應理解，這一系統(tǒng)實施例可以易于改進為包含多個沿陰極帶結(jié)構(gòu)40形成的電絕緣的陰極部件，以便結(jié)合在前述的申請人申請?zhí)枮?8／944507和09／074337的同時待審查的申請中提出的多道類型的金屬-燃料帶使用。
在本發(fā)明的另一些實施例中，在圖10所示FCB系統(tǒng)中采用的金屬-燃料帶可以利用各種不同的方法實現(xiàn)。如在圖10C中所示，第一類型的金屬-燃料帶13是按照薄層金屬-燃料材料(例如鋅)形成的。如在圖10D中所示，第二類型的金屬-燃料帶13是通過在聚酯基片32上沉積金屬粉末(例如鋅粉末)和粘接劑(例如PVC)31形成的。如在圖10E中所示，第三類型的金屬-燃料帶13″是通過在基片材料34(例如PVC)內(nèi)部注入金屬粉末(例如鋅粉末)33形成的。用于制造這些結(jié)構(gòu)形式的金屬-燃料的技術(shù)介紹在申請?zhí)枮?8／944507和09／074337的同時待審查的申請中。
在放電工作的過程中，陰極帶結(jié)構(gòu)40在輸送圓筒41和42之間按照可控的速度輸送，同時，離子導電帶結(jié)構(gòu)35在輸送圓筒41和42之間按照可控的速度輸送。同時，連續(xù)金屬-燃料帶13(13′，13″)的供給帶在陰極帶結(jié)構(gòu)40表面之上在離子導電帶結(jié)構(gòu)35接觸金屬-燃料帶和陰極帶結(jié)構(gòu)40的備點的部位處按照基本相同的速度無打滑輸送。
本發(fā)明的FCB系統(tǒng)的另外一些實施例已經(jīng)介紹了本發(fā)明的一些說明性的實施例，對這些實施例的幾種改進將會在本發(fā)明的工業(yè)實踐中體現(xiàn)一些優(yōu)點。
為了消除需要分別驅(qū)動和主動控制在該利用復雜機構(gòu)的系統(tǒng)中的金屬-燃料帶、可移動陰極結(jié)構(gòu)和離子導電介質(zhì)，本發(fā)明還試圖在金屬-燃料帶和離子導電介質(zhì)(例如帶或施加的凝膠／固態(tài)薄膜)之間及離子導電介質(zhì)(例如帶或施加的凝膠／固態(tài)薄膜)和陰極結(jié)構(gòu)(例如圓筒或帶)之間建立“靜流體拖帶”(即靜流體引力)的狀態(tài)。當利用機械(例如卷繞彈簧)、電氣或氣動驅(qū)動的電動機僅輸送這三種可移動系統(tǒng)組成部分(例如金屬-燃料帶、離子導電介質(zhì)或可移動陰極結(jié)構(gòu))中之一時，這種狀態(tài)將使得能夠更高效地輸送金屬-燃料帶、離子導電介質(zhì)和可移動陰極結(jié)構(gòu)通過FCB系統(tǒng)。這樣就降低了系統(tǒng)的復雜性以及制造成本。此外，還能夠使在系統(tǒng)內(nèi)部移動的金屬-燃料帶、離子導電介質(zhì)和可移動陰極結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生明顯的摩擦力(例如剪力)，因此利用按照由電負載狀態(tài)設定的輸出功率要求調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)矩控制(或電流控制)技術(shù)在任何時刻輸送這些系統(tǒng)組成部分。
在系統(tǒng)工作的過程中通過在離子導電介質(zhì)和金屬-燃料帶以及可移動陰極結(jié)構(gòu)之間維持足夠強度的表面張力，可以在這些系統(tǒng)組成部分之間產(chǎn)生靜流體拖帶力。
當利用如上所述的離子導電介質(zhì)時，通過連續(xù)地或周期性地將水(H2O)和／或電解質(zhì)補充溶液的涂層施加到金屬-燃料帶(和／或離子導電介質(zhì))的表面上，可以在FCB系統(tǒng)中這三種主要的可移動系統(tǒng)組成部分之間形成足夠強度的表面張力，以便在系統(tǒng)工作的過程中在(1)離子導電介質(zhì)和金屬-燃料帶之間以及(2)離子導電介質(zhì)和可移動陰極結(jié)構(gòu)之間能實現(xiàn)“潤濕”。很明顯，施加到金屬-燃料帶(和／或離子導電介質(zhì))上的水涂層與／或電解質(zhì)補充(make-up)溶液厚度取決于金屬-燃料帶的輸送速度，其水吸收特性等。在這里公開的的每一個說明性的實施例中，可以利用在附圖中所示的涂敷器54和散布機構(gòu)55實現(xiàn)金屬-燃料帶和／或離子導電帶之間的潤濕。然而，應理解，可以采用其它潤濕金屬-燃料帶和／或離子導電介質(zhì)的方法得到優(yōu)異的效果。
例如，在圖4所示的說明性的實施例中，周期性地或連續(xù)地潤濕金屬-燃料帶8和／或陰極圓筒11上的離子導電涂層30，可以在其間形成足夠的表面張力，以使陰極圓筒11以與其接觸的金屬-燃料帶相同的速度被動移動(即旋轉(zhuǎn))，同時，僅由帶輸送機構(gòu)21主動驅(qū)動金屬-燃料帶。在本發(fā)明的這一替換實施例中，可以不再使用陰極圓筒驅(qū)動單元17和由系統(tǒng)控制器22實現(xiàn)速度均等，而仍能實現(xiàn)本發(fā)明的原理。這一改進降低了系統(tǒng)系統(tǒng)的復雜性，以及降低了制造和維護費用。
在圖5所示的說明性的實施例中，周期性地或連續(xù)地潤濕金屬-燃料帶8上的離子導電涂層30和／或陰極圓筒11，可以在其間形成足夠的表面張力，以及因此形成足夠的靜流體拖帶力，以使陰極圓筒11以與其接觸的金屬-燃料帶相同的速度被動移動，同時，僅由帶輸送機構(gòu)21主動驅(qū)動金屬-燃料帶。在本發(fā)明的這一替換實施例中，可以不再使用陰極圓筒驅(qū)動單元17．和由系統(tǒng)控制器22實現(xiàn)速度均等，而仍能實現(xiàn)本發(fā)明的原理。這一改進降低了系統(tǒng)系統(tǒng)的復雜性，以及降低了制造和維護費用。
在圖6所示的說明性的實施例中，周期性地或連續(xù)地潤濕金屬-燃料帶13(13，13″)、離子導電帶35和陰極圓筒11，可以在其間形成足夠的表面張力，以及因此形成足夠的靜流體拖帶力，以使陰極圓筒11、輸送圓筒36和離子導電帶35以與其接觸的金屬-燃料帶13相同的速度被動旋轉(zhuǎn)，同時，僅由帶輸送機構(gòu)21主動驅(qū)動金屬-燃料帶13。在本發(fā)明的這一替換實施例中，可以不再使用圓筒驅(qū)動單元38和39及不再由系統(tǒng)控制器22實現(xiàn)速度均等，而仍能實現(xiàn)本發(fā)明的原理。另外，在某些情況下，可以主動驅(qū)動離子導電帶35和使陰極圓筒11、金屬-燃料帶13以與其接觸的離子導電帶35相同的速度被動移動。在每種情況下，這些改進降低了系統(tǒng)系統(tǒng)的復雜性，以及降低了制造和維護費用。
在圖7所示的說明性的實施例中，周期性地或連續(xù)地潤濕金屬-燃料帶13(13′，13″)、離子導電介質(zhì)53和陰極帶40，可以在其間形成足夠的表面張力，以及因此形成足夠的靜流體拖帶力，以使陰極帶40、帶輸送圓筒41和離子導電帶42以與其接觸的金屬-燃料帶13相同的速度被動旋轉(zhuǎn)，同時，僅由其帶輸送機構(gòu)21主動驅(qū)動金屬-燃料帶13。在本發(fā)明的這一替換實施例中，可以不再使用圓筒驅(qū)動單元38和39及不再由系統(tǒng)控制器22實現(xiàn)速度均等，而仍能實現(xiàn)本發(fā)明的原理?；蛘?，在某些情況下，主動驅(qū)動陰極帶40和使金屬-燃料帶13以與其接觸的離子導電介質(zhì)53相同的速度被動移動。在每種情況下，這些改進降低了系統(tǒng)系統(tǒng)的復雜性，以及降低了制造和維護費用。
在圖8所示的說明性的實施例中，周期性地或連續(xù)地潤濕金屬-燃料帶13(13′，13″)、離子導電介質(zhì)53和陰極帶40，可以在其間形成足夠的表面張力，以及因此形成足夠的靜流體拖帶力，以使陰極帶40、帝輸送圓筒41和離子導電帶42以與其接觸的金屬-燃料帶13相同的速度被動旋轉(zhuǎn)，同時，僅由其帶輸送機構(gòu)21主動驅(qū)動金屬-燃料帶13。在本發(fā)明的這一替換實施例中，可以不再使用圓筒驅(qū)動單元38和39及不再由系統(tǒng)控制器22實現(xiàn)速度均等，而仍能實現(xiàn)本發(fā)明的原理。另外，在某些情況下，可以主動驅(qū)動陰極帶40和使金屬-燃料帶13與陰極帶和金屬-燃料帶接觸按照與離子導電介質(zhì)53相同的速度被動移動。在每種情況下，這些改進降低了系統(tǒng)系統(tǒng)的復雜性，以及降低了制造和維護費用。
在圖9所示的說明性的實施例中，周期性地或連續(xù)地潤濕陰極帶40和在金屬-燃料帶13(13′，13″)上的離子導電介質(zhì)53，可以在其間形成足夠的表面張力，以及因此形成足夠的靜流體拖帶力，以使陰極帶40、帶輸送圓筒41和離子導電帶42以與其接觸的金屬-燃料帶13相同的速度被動旋轉(zhuǎn)，同時，僅由其帶輸送機構(gòu)21主動驅(qū)動金屬-燃料帶13。在本發(fā)明的這一替換實施例中，可以不再使用圓筒驅(qū)動單元38和39及不再由系統(tǒng)控制器22實現(xiàn)速度均等，而仍能實現(xiàn)本發(fā)明的原理?；蛘?，在某些情況下，可以主動驅(qū)動陰極帶40和使離子導電介質(zhì)53(和金屬-燃料帶13)與離子導電介質(zhì)53接觸按照與陰極帶40相同的速度被動移動。在每種情況下，這些改進降低了系統(tǒng)系統(tǒng)的復雜性，以及降低了制造和維護費用。
在圖10所示的說明性的實施例中，周期性地或連續(xù)地潤濕金屬-燃料帶13(13′，13″)和在陰極帶40上的離子導電介質(zhì)35，可以在其間形成足夠的表面張力，以及因此形成足夠的靜流體拖帶力，以使陰極帶40、離子導電帶35及帶輸送圓筒41、42和66與離子導電帶35接觸按照與金屬-燃料帶13相同的速度被動移動，同時，僅由其帶輸送機構(gòu)21主動驅(qū)動金屬-燃料帶13。在本發(fā)明的這一替換實施例中，可以不再使用圓筒驅(qū)動單元38、39和67及不再由系統(tǒng)控制器22實現(xiàn)速度均等，而仍能實現(xiàn)本發(fā)明的原理?；蛘?，在某些情況下，可以主動驅(qū)動陰極帶40(或離子導電帶35)和使金屬-燃料帶13以與其接觸的離子導電帶35相同的速度被動移動。在每種情況下，這些改進降低了系統(tǒng)的復雜性，以及降低了制造和維護費用。
構(gòu)成系統(tǒng)各組成部分以制造具有提高體積功率密度的金屬-空氣FCB系統(tǒng)在圖11到22中，公開一種提高功率體密度(VDP)特性的金屬-空氣FCB系統(tǒng)的方法，通過利用多個緊密排列在一起的移動陰極結(jié)構(gòu)用以在離子導電介質(zhì)接觸各陰極結(jié)構(gòu)和金屬-燃料帶的各點的部位處按照與陰極結(jié)構(gòu)基本相同的速度輸送金屬-燃料帶和離子導電介質(zhì)。通過利用這樣一種工作狀態(tài)要實現(xiàn)的目的是提高FCB系統(tǒng)的功率體密度(VDP)特性，同時能夠使金屬-燃料帶、離子導電介質(zhì)和陰極結(jié)構(gòu)間產(chǎn)生的摩擦力(例如剪力)降到最小，并因此降低輸送所需電功率及在FCB系統(tǒng)中的陰極結(jié)構(gòu)和金屬-燃料帶損傷的或然律。
FCB系統(tǒng)的第一說明性的實施例如圖11到12C中所示，F(xiàn)CB系統(tǒng)101的第一說明性的實施例包含一金屬-燃料帝放電設備(即“動力機械(engine)”)102，其包含多個可旋轉(zhuǎn)地安裝在緊湊的固定裝置(即箱體)104內(nèi)部的圓筒形陰極103。在本發(fā)明的任何特定實施例中裝設的陰極結(jié)構(gòu)的實際數(shù)量首先取決于應用場合。此外，應理解，在箱體104內(nèi)的陰極圓筒的實際形體排列根據(jù)不同的應用場合變化，優(yōu)選按照陣列方案排列陰極圓筒(例如3×3，4×5或N×M)。當在緊湊的固定裝置箱體中排列多個陰極圓筒以構(gòu)成帶放電(電源)裝置時，應當使金屬-燃料FCB系統(tǒng)的功率體密度特性最大化。
在圖11中所示的本發(fā)明的說明性的實施例中，動力機械102中的每個圓筒陰極103是按照塑料圓筒形結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的，該結(jié)構(gòu)具有中空中部106且表面中形成有細微透孔。這些細微透孔的功能是使氧能輸送到離子導電介質(zhì)107和在對應陰極圓筒之上輸送的金屬-燃料帶108之間形成的接合部。通常，每個陰極圓筒103可以由塑料、陶瓷或其它適宜材料構(gòu)成的。每個陰極圓筒的外徑尺寸相似或不同，這取決于一些因素例如速度控制、發(fā)電(裝置)容量等。
如圖11中所示，緊湊的箱體104包含一對隔開的其中形成有數(shù)對孔的板104A和104B，在其內(nèi)部的陣列中的每個陰極圓筒利用軸承之類結(jié)構(gòu)以可旋轉(zhuǎn)方式安裝。頂部和底部板可以用于維持板104A和104B之間的間距。其它的板可以用于封閉箱體的側(cè)開口。通常，每個陰極圓筒103由一適宜的驅(qū)動機構(gòu)旋轉(zhuǎn)，該驅(qū)動機構(gòu)可以按很多不同的方法實現(xiàn)，例如利用電或氣動原動機、齒輪，傳動皮帶或在帶輸送技術(shù)領域公知的類似設備。在圖11中所示說明性的實施例中，每個陰極圓筒103設有在其一端形成的一齒輪9，該端與鄰近陰極陣列內(nèi)的陰極圓筒的齒輪相嚙合。齒輪111與其中一個陰極圓筒相嚙合，一帶齒輪的與齒輪111耦合的原動機110可用于向一特定的陰極圓筒施加轉(zhuǎn)矩，該陰極圓筒再向陰極陣列內(nèi)的所有其它陰極圓筒施加轉(zhuǎn)矩。利用這種配置，利用箱體10安裝的陰極圓筒陣列的各陰極圓筒配合工作，以便從帶盒112中沿在系統(tǒng)的箱體內(nèi)部的預定的帶路徑輸送金屬-燃料帶108的的供給帶112。如圖所示，帶導引輥114A和114B可以十分重要地安裝在動力機械箱體104內(nèi)部，以便沿通過箱體的預定的帶路徑導引金屬-燃料帶。此外，帶導引偏轉(zhuǎn)器115可以在關(guān)鍵部位定位在箱體內(nèi)部，以便自行導引金屬-燃料帶通過箱體，以及輔助自動(例如自行)處理由一種開放類型的卷盤和盒帶型設備提供的金屬-燃料帶。
如在圖12D中所示，陰極部件116安裝在每一陰極圓筒103的外表面之上。最好每一陰極部件116由內(nèi)部置入碳和催化材料的鎳網(wǎng)狀織物構(gòu)成。最好金屬-燃料帶108在包含在帶盒或類似盒的設備內(nèi)的一對供帶盤和收帶盤117A和117B之間輸送，如在申請人的申請?zhí)枮?9／074337的同時待審查的申請中提出的。此外，由在圖11中所示的FCB系統(tǒng)所采用的金屬-燃料帶可以利用在申請?zhí)枮?9／074337的申請中提出的任何一種技術(shù)。
若在金屬-燃料帶放電子系統(tǒng)中采用以陰極圓筒為基礎的動力機械102，則可以將在申請?zhí)枮?9／074337的同時待審查的申請中公開的金屬-燃料帶放電子系統(tǒng)內(nèi)包含的每個子系統(tǒng)組合到圖11中示意表示的系統(tǒng)中。因此，如在申請人的申請?zhí)枮?9／074337和08／944507的同時待審查的申請中提出的，在以陰極圓筒為基礎的動力機械的每個圓筒陰極結(jié)構(gòu)103的內(nèi)部部分可以設有氧注入小室(連通到空氣泵或或氧氣源)，一或多個pO2傳感器、一或多個溫度傳感器、放電頭冷卻設備等，以使系統(tǒng)控制器120能夠在放電工作的過程中控制陰極部件116內(nèi)部的pO2量值，以及維持再充電頭的溫度。
與之相似，若在金屬-燃料帶放電子系統(tǒng)中采用以陰極圓筒為基礎的動力機械102，則可以將在申請?zhí)枮?9／074337的同時待審查的申請中公開的金屬-燃料帶放電子系統(tǒng)內(nèi)包含的每個子系統(tǒng)組合到圖11中示意表示的系統(tǒng)中。因此，如在申請人的申請?zhí)枮?9／074337的同時待審查的申請中提出的，在每個圓筒陰極結(jié)構(gòu)103的內(nèi)部部分可以設有氧抽空小室(連通到真空泵或類似裝置)，一或多個pO2傳感器、一或多個溫度傳感器、再充電頭冷卻設備等，以使系統(tǒng)控制器120能夠在再充電工作的過程中控制陰極部件116內(nèi)部的pO2量值，以及維持再充電頭的溫度。
如圖11中所示，每個陰極圓筒103圍繞其旋轉(zhuǎn)軸線按照由齒輪和驅(qū)動陰極圓筒的陰極驅(qū)動單元(例如原動機)控制的角速度旋轉(zhuǎn)。在放電和再充電工作過程中利用可控制的燃料帶輸送機構(gòu)21在每個陰極部件116的表面之上輸送金屬-燃料帶108。由系統(tǒng)控制器120控制陰極圓筒驅(qū)動單元和燃料帶輸送裝置121，以使金屬-燃料帶108、陰極結(jié)構(gòu)陣列103和離子導電介質(zhì)在離子導電介質(zhì)接觸金屬-燃料帶和陰極結(jié)構(gòu)的各點的部位處按照基本相同的速度輸送。通過控制金屬-燃料帶、離子導電介質(zhì)和陰極圓筒之間的相對運動，系統(tǒng)控制器120有效地使相互之間產(chǎn)生的摩擦力(例如剪力)降到最小，這種工作狀態(tài)導致輸送金屬-燃料帶、離子導電介質(zhì)和陰極結(jié)構(gòu)所需的電功率降低。還降低了由金屬-燃料帶脫落和落入陰極多孔結(jié)構(gòu)的金屬氧化物顆粒。這又降低了圓筒陰極部件116和金屬-燃料帶108的損傷或破壞的或然率。
通常，在圖11所示FCB系統(tǒng)中陰極結(jié)構(gòu)、離子導電介質(zhì)和金屬-燃料帶之間的速度控制可以利用各種方法實現(xiàn)。例如，如圖11所示，一種方法可以是利用一組嚙合齒輪驅(qū)動陰極圓筒陣列。另一種方法可以是利用帶結(jié)構(gòu)驅(qū)動陰極圓筒陣列，該帶結(jié)構(gòu)還用于輸送金屬-燃料帶108(例如在盒帶型設備內(nèi)部的供帶盤和收帶盤或供帶輪轂和收帶輪轂之間)。再一種方法可以是利用第一組DC控制的電動機驅(qū)動陰極圓筒陣列，同時利用與第一組DC控制的電動機同步的第二組DC控制的電動機驅(qū)區(qū)動金屬-燃料盒型設備內(nèi)部的供帶輪轂和收帶輪轂。通過閱讀本公開對本領域技術(shù)人員來說，很明顯有其它方法實現(xiàn)速度控制。
通常，在大多數(shù)應用場合希望圍繞圖11中所示的陰極圓筒安裝多對“可旋轉(zhuǎn)的”陰極和陽極觸接部件123。這種配置將能夠由FCB系統(tǒng)中的每個旋轉(zhuǎn)陰極圓筒在由陰極和陽極材料規(guī)定的輸出電壓下匯集最大的電流。具體地說，如圖11和11A中所示，導電“陰極-觸接”部件123A利用一對支架或類似結(jié)構(gòu)以可旋轉(zhuǎn)方式支承在每一圓筒陰極結(jié)構(gòu)103的端部。當適當安裝時，配置每一“陰極-觸接”部件123A與在其外部邊緣部分上露出的鎳網(wǎng)狀織物形成電接觸，并且當圓筒陰極結(jié)構(gòu)圍繞圓筒陰極結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)時使其能圍繞陰極-觸接部件的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。
此外，如圖11中所示，導電“陽極-觸接”部件123B利用一對支架或類似結(jié)構(gòu)以可旋轉(zhuǎn)方式支承，以便配置每一“陽極-觸接”部件123B與金屬-燃料帶108的底表面形成電接觸，并且當金屬-燃料帶由于在金屬-燃料帶和陰極圓筒之間配置的離子導電介質(zhì)在旋轉(zhuǎn)的陰極圓筒之上輸送時，能圍繞陽極-觸接部件的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。如圖11中所示，陰極圓筒123A和“陽極-觸接”部件123B電連接到電導線(例如引線)124，電導線端接在系統(tǒng)控制器125。電負載26連接到系統(tǒng)控制器125，用以接收由FCB系統(tǒng)提供的電功率。
如圖11和11A中所示，在放電工作的過程中，使富氧的空氣通過每個陰極圓筒形成的中空的中心孔106流動并通過在陰極結(jié)構(gòu)中形成的超細透孔21達到離子導電介質(zhì)(例如電解質(zhì))107和金屬-燃料帶108之間的接合部。在放電工作過程中，由經(jīng)還原的金屬-燃料帶釋出的氧沿通過每個陰極圓筒103形成的中心孔106及通過在陰極結(jié)構(gòu)中形成的超細透孔流動到周圍環(huán)境中。
在圖11中所示的說明性的實施例中，離子導電介質(zhì)是按照以薄膜形式施加在FCB系統(tǒng)中的每個陰極圓筒103的外表面之上的離子導電流體或粘性凝膠實現(xiàn)。離子導電流體／凝膠107可以接連續(xù)或周期性的方式施加到陰極部件或金屬-燃料帶的表面，以保證在系統(tǒng)工作過程中充分地補充離子導電介質(zhì)并因此維持在離子導電介質(zhì)和金屬-燃料帶之間的接合部處的氫氧離子濃度的最佳量值。很明顯，離子導電薄膜層的所需厚度隨各應用場合變化，不過通常取決于很多因素，例如包含離子導電介質(zhì)的電導率、在放電工作過程中預期由FCB系統(tǒng)產(chǎn)生的電流、陰極部件的表面積等。
結(jié)合圖11中所示FCB系統(tǒng)使用的離子導電流體／凝膠107可以利用如下配方構(gòu)成。將1摩爾的氫氧化鉀(KOH)和1摩爾的氯化鈣溶解在100克的水中。KOH的功能是提供氫氧離子源，而氯化鈣的功能是作為一種吸濕劑。在此之后，將1／2摩爾的聚環(huán)氧乙烷(PEO)添加到該作為離子載體的混合物中。然后將該混合物攪拌約10分鐘。在此之后，將0．1摩爾的纖維素甲氧(基)羧酸，一種凝膠添加到攪拌的混合物中。這一操作導致產(chǎn)生可適合于施加到FCB系統(tǒng)中的每一圓筒陰極部件116或通過FCB系統(tǒng)輸送的金屬-燃料帶13表面上的離子導電凝膠。
或者是，離子導電介質(zhì)107可以按照一種施加到圓筒陰極部件116外表面上的或金屬-燃料帶內(nèi)表面上的固態(tài)離子導電薄膜實現(xiàn)。在本發(fā)明的這一替換實施例中，固態(tài)離子導電薄膜可以利用下述部分中的如下配方中之一形成在陰極部件或金屬-燃料帶上。
根據(jù)第一配方，1摩爾的KOH即一種氫氧離子源和0．1摩爾的氯化鈣即一種吸濕劑溶解在由60毫升水和40毫升四氫呋喃(THF)的混合溶劑中。在這之后，將1摩爾的PEO添加到混合物中作為離子載體。然后，將所形成的溶液(例如混合物)按照厚膜澆注(即涂覆)到每個圓筒陰極部件116外表面上，或者按照厚膜澆注(即涂覆)到金屬-燃料帶1108底表面上，無論哪一種情況均可。利用上述配方，可以得到厚度范圍約為0．2-0．5毫米的離子導電薄膜。由于在施加薄膜涂層內(nèi)的混合溶劑(即水和THF)能蒸發(fā)，使可電離凝膠狀(即固態(tài))薄膜形成在陰極部件116的外表面，或者金屬-燃料帶8的底側(cè)表面，無論哪一種情況均可。
根據(jù)第二配方，將1摩爾的氫氧化鉀(KOH)和0．1摩爾的氯化鈣溶解在在由60毫升水和40毫升四氫呋喃(THF)的混合溶劑中。KOH的功能是作為氫氧離子源，而氯化鈣的功能是作為一種吸濕劑。在此之后，將1摩爾的聚氯乙烯(PVC)添加到該溶液中其數(shù)量足以產(chǎn)生凝膠狀物質(zhì)。然后將該溶液按照厚膜澆注(涂覆)到每個陰極部件116的外表面上，或者按照厚膜到金屬-燃料帶的底表面上，無論哪一種情況都是可以的。利用上述配方，可以得到厚度范圍約為0．2-0．5毫米的離子導電薄膜。由于能使在施加涂層內(nèi)的混合溶劑(即水和THF)蒸發(fā)，離子導電凝膠狀(即固態(tài))薄膜形成在每個陰極部件116的外表面上或其在到金屬-燃料帶的底表面上，無論哪一種情況都是可以的。
當利用如上所述的離子導電介質(zhì)107時，需要提供一種裝置，用于在(1)離子導電層107和金屬-燃料帶108之間以及(2)離子導電層107和每個可移動陰極圓筒3之間的實現(xiàn)“潤濕”的。實現(xiàn)“潤濕”的一種方法是在系統(tǒng)工作過程中連續(xù)地或周期性地將水(H2O)和／或電解質(zhì)補充溶液的涂層施加到金屬-燃料帶108(和／或離子導電層107)的表面上，以便能在金屬-燃料帶和離子導電介質(zhì)之間以及在可移動陰極圓筒和離子導電介質(zhì)之間輸送足夠量的離子。很明顯，施加到金屬-燃料帶(和／或離子導電介質(zhì))上的水和／或電解質(zhì)補充涂層厚度取決于金屬-燃料帶的輸送速度，其水吸收特性、陰極圓筒表面溫度等。在圖11所示的說明性的實施例中，可以利用涂敷器107和散布機構(gòu)171實現(xiàn)金屬-燃料帶13和／或離子導電介質(zhì)的潤濕。然而，應理解，可以采用其它潤濕金屬-燃料帶、陰極圓筒和／或離子導電介質(zhì)方法也可得到優(yōu)異的效果。
雖然在圖11和11A中示意表示的和以上介紹的一些說明性的實施例是用于在單一陰極／單一陽極類型的應用場合，但應理解，這些系統(tǒng)實施例可以改進包含多個圍繞陰極支承圓筒形成的電絕緣的陰極部件，以便結(jié)合在前述的申請人申請?zhí)枮?9／074337和08／944507的同時待審查的申請中提出的類型的多道金屬-燃料帶使用。這些系統(tǒng)改進的主要優(yōu)點在于，能夠按照各特定電負載所需各種不同的輸出電壓值提供電功率。
如在圖12A中所示，第一類型的金屬-燃料帶8是按照薄層金屬-燃料材料(例如鋅)形成的。如在圖12B中所示，第二類型的金屬-燃料帶108′是通過在聚酯基片128上沉積金屬粉末(例如鋅粉末)和粘接劑(例如聚乙烯)形成的。如在圖12C中所示，第三類型的金屬-燃料帶108″是通過在基片材料130例如聚氯乙烯(PVC)內(nèi)部注入金屬粉末(例如鋅粉末)129形成的。用于制造這些結(jié)構(gòu)形式的金屬-燃料的技術(shù)介紹在申請?zhí)枮?9／074337的同時待審查的申請中。
FCB系統(tǒng)的第二說明性的實施例在圖13中，表示FCB系統(tǒng)131的第二說明性的實施例。這一說明性的實施例與在圖11中所示的FCB系統(tǒng)相似，除了在圖13中所示系統(tǒng)中，離子導電介質(zhì)實現(xiàn)為FCB系統(tǒng)中，離子導電介質(zhì)是按照固態(tài)離子導電帶107′實現(xiàn)的，導電帝107′通過在系統(tǒng)箱體內(nèi)的預定的帶路徑且圍繞與FCB系統(tǒng)中的陰極圓筒同步驅(qū)動的帶輸送圓筒135輸送的固態(tài)離子導電帶107′以外。圖18所示FCB系統(tǒng)的所有其它方面與圖17所示FCB系統(tǒng)相似。
如在圖13和13A中所示，每一陰極圓筒103圍繞旋轉(zhuǎn)軸線按照由齒輪和驅(qū)動陰極圓筒的驅(qū)動單元(例如電動機)110控制的速度旋轉(zhuǎn)。在放電和再充電過程中金屬-燃料帶8由可控制的燃料帶輸送機構(gòu)121在每個圓筒陰極部件16的表面之上輸送。由系統(tǒng)控制器120控制陰極圓筒驅(qū)動單元110和燃料帝輸送機構(gòu)121，以使金屬-燃料帶108、陰極結(jié)構(gòu)陣列103和固態(tài)仍有柔性的離子導電帶107′在離子導電介質(zhì)107′接觸金屬-燃料帶108和陰極結(jié)構(gòu)116的各點的部位處按照基，本相同的速度輸送。通過控制在動力機械箱體內(nèi)的金屬-燃料帶、離子導電帶和陰極圓筒之間的相對運動，系統(tǒng)控制器120有效地使在相互之間產(chǎn)生的摩擦力(例如剪力)降到最小。這樣降低了圓筒陰極部件116和金屬-燃料帶108損傷的或然率。
通常，在圖13和13A所示的FCB系統(tǒng)中可以按各種方法實現(xiàn)陰極結(jié)構(gòu)、離子導電帶和金屬-燃料帶之間的速度控制。例如，一種方法是利用一組嚙合齒輪驅(qū)動陰極圓筒陣列，如圖11所示。另一種方法是帶結(jié)構(gòu)驅(qū)動陰極圓筒陣列，該帶結(jié)構(gòu)還用于輸送金屬-燃料帶108(例如在盒帶型燃料設備內(nèi)部的供帶盤和收帶盤或供帶輪轂和收帶輪轂之間)。再一種方法是利用第一組DC控制的電動機驅(qū)動陰極圓筒陣列，同時利用與第一組DC控制的電動機同步的第二組DC控制的電動機驅(qū)動盒帶型燃料設備內(nèi)部的供給和收帶輪轂。很明顯對本領域的技術(shù)人員來說通過閱讀本公開可以有益于利用其它方式實現(xiàn)速度控制。
通常，在大多數(shù)應用場合希望圍繞圖13和13A中所示的和以上介紹的每個陰極圓筒安裝多對“可旋轉(zhuǎn)的”陰極和陽極觸接部件。如圖13中所示，陰極-觸接部件123A和陽極-觸接部件123B電連接到電導線(例如引線)124，電導線124端接在輸出功率控制器125。而電負載連接到輸出功率控制器29的輸出端，以便接收由FCB系統(tǒng)提供的電功率。
如圖13和13A中所示，在放電工作過程中，使富氧的空氣沿通過每個陰極圓筒形成的中空中心孔106及通過在陰極結(jié)構(gòu)中形成的超細透孔流動到達離子導電帶(例如電解質(zhì))107′和金屬-燃料帶之間的接合部。在再充電工作過程中，由經(jīng)還原的金屬-燃料帶釋出的氧沿通過每個陰極圓筒103中形成的中空中心孔106及通過在陰極結(jié)構(gòu)116中形成的超細透孔流動到達周圍環(huán)境。
在圖13和13A所示的說明性的實施例中，離子導電帶107′是按照由開孔聚合物材料構(gòu)成的柔性帶實現(xiàn)的，設材料具有多孔結(jié)構(gòu)并用能夠在FCB系統(tǒng)的陰極和陽極之間維持輸送離子的離子導電材料(例如KOH)浸漬。如在圖14中示意表示的，離子導電帶107′可以按照具有離子導電特性的固態(tài)膜實現(xiàn)。通常，有很多制造離子導電帶的方法。為了說明，下面介紹兩種配方。
根據(jù)第一配方，將1摩爾的氫氧化鉀(KOH)和0．1摩爾的氯化鈣溶解在在由60毫升水和40毫升四氫呋喃(THF)的混合溶劑中。KOH的功能是用作氫氧離子源，而氯化鈣的功能是作為一種吸濕劑。在此之后，將1摩爾的PEO添加到該混合物中。然后將該溶液按照厚膜澆注(涂覆)到由聚乙烯醇(PVA)型塑料材料構(gòu)成的基片上。這種材料已發(fā)現(xiàn)能與PEO一起很好工作，雖然表面張力大于薄膜材料的其它基片材料預計會很好工作具有滿意的結(jié)果。當混合溶劑由施加涂層蒸發(fā)時，使可電離固態(tài)膜(即厚膜)形成在PVA基片上。通過剝離固態(tài)膜使之脫開PVA基片，形成固態(tài)離子導電膜或薄膜。利用上述方案可以形成厚度范圍約為0．2-0．5毫米的離子導電薄膜。然后，可以將該固態(tài)膜切割成形成可圍繞兩個或多個旋轉(zhuǎn)圓筒輸送的帶狀結(jié)構(gòu)所需的形狀?？梢岳谜辰觿⒊暫附?、適當?shù)木o固件等將成形的膜的端部連接起來，形成在本發(fā)明的FCB系統(tǒng)中使用的固態(tài)離子導電帶結(jié)構(gòu)107′。
根據(jù)第二配方，將1摩爾的氫氧化鉀(KOH)和0．1摩爾的氯化鈣溶解在在由60毫升水和40毫升四氫呋喃(THF)的混合溶劑中。KOH的功能是作為氫氧離子源，而氯化鈣的功能是作為一種吸濕劑。在此之后，將1摩爾的聚氯乙烯(PVC)添加到該混合物中。然后將形成的溶液按照厚膜澆注(涂覆)到由聚乙烯醇(PVA)型塑料材料構(gòu)成的基片上。這種材料已發(fā)現(xiàn)能與PVC一起很好工作，雖然表面張力大于薄膜材料其它基片材料預計會很好工作具有滿意的結(jié)果。當混合溶劑由施加涂層蒸發(fā)時，使可電離固態(tài)膜(即厚膜)形成在PVA基片上。通過剝離固態(tài)膜使之脫開PVA基片，形成固態(tài)離子導電膜。利用上述配方可以形成厚度范圍約為0．2-0．5毫米的離子導電薄膜。然后，可以將固態(tài)膜或薄膜切割成形成可圍繞兩個或多個旋轉(zhuǎn)圓筒輸送的帶狀結(jié)構(gòu)所需的形狀。可以利用粘接劑、超聲焊接、適當?shù)木o固件等將成形的膜的端部連接起來，形成在本發(fā)明的FCB系統(tǒng)中使用的固態(tài)可電離導帶結(jié)構(gòu)107′。
在圖13所示FCB系統(tǒng)中采用的金屬-燃料帶可以利用各種不同的方法實現(xiàn)。如在圖15A中所示，第一類型的金屬-燃料帶108是按照薄層金屬-燃料材料(例如鋅)形成的。第二類型的金屬-燃料帶108′是通過在聚酯基片128上沉積金屬粉末(例如鋅粉末)和粘接劑(例如PVC)127形成的。如在圖15C中所示，第三類型的金屬-燃料帶108″是通過在基片材料130例如PVC內(nèi)部注入金屬粉末(例如鋅粉末)129形成的。用于制造這些結(jié)構(gòu)形式的金屬-燃料的技術(shù)介紹在前述的申請?zhí)枮?9／074337的同時待審查的申請中。
當利用如上所述的離子導電帶107″時，需要提供一種裝置，用于在(1)離子導電導電帶107′和金屬-燃料帶108之間以及(2)離子導電帶7′和可移動陰極圓筒103之間的實現(xiàn)“潤濕”。實現(xiàn)“潤濕”的一種方法是在系統(tǒng)工作過程中連續(xù)地或周期性地將水(H2O)的涂層施加到金屬-燃料帶(和／或離子導電帶)的表面上，以便能在金屬-燃料帶和離子導電帶之間以及可移動陰極圓筒和離子導電帶之間輸送足夠量的離子。很明顯，施加到金屬-燃料帶13(和／或離子導電帶)上的水涂層的厚度取決于金屬-燃料帶的輸送速度，其水吸收特性等。在圖13所示的說明性的實施例中，可以利用涂敷器54和散布機構(gòu)55實現(xiàn)金屬-燃料帶和／或離子導電帶之間的潤濕。然而，應理解，可以采用其它潤濕金屬-燃料帶108、離子導電帶7′和陰極圓筒的方法得到優(yōu)異的效果。
雖然設計圖13中所示的說明性的實施例是用于在單一陰極／單一陽極類型的應用場合，但應理解，這一系統(tǒng)實施例可以易于改進包含多個圍繞陰極支承圓筒形成的電絕緣的陰極部件，以便結(jié)合在前述的申請人的申請?zhí)枮?8／944507的同時待審查的申請中提出的多道的金屬-燃料帶使用。
FCB系統(tǒng)的第三說明性的實施例如圖16到16A中所示，F(xiàn)CB系統(tǒng)101的第三說明性的實施例包含一金屬-燃料帶放電設備(即“動力機械”)140，其包含安裝在緊湊的固定裝置(即箱體)142內(nèi)部的多個陰極帶結(jié)構(gòu)141和多個離子導電帶107′。如圖16到16A中所示，每個陰極帶結(jié)構(gòu)141以可旋轉(zhuǎn)方式支承在一對安裝在帶輸送圓筒143和144之間，帶輸送圓筒143和144安裝在系統(tǒng)箱體內(nèi)部和由帶驅(qū)動機構(gòu)按照所需角速度驅(qū)動。與之相似，每個離子導電帶107′以可旋轉(zhuǎn)方式支承在一對帶輸送圓筒144和145之間，帶輸送圓筒144和145安裝在系統(tǒng)箱體內(nèi)部和由帶驅(qū)動機構(gòu)按照所需角速度驅(qū)動。很明顯，在該說明性實施例中，用于輸送離子導電帶107′的其中一個帶輸送圓筒144為用于輸送對應的陰極帶結(jié)構(gòu)141的同一個輸送圓筒。此外，金屬-燃料帶108的供給帶112利用帝輸送驅(qū)動機構(gòu)121在每個離子導電帶結(jié)構(gòu)7′之上輸送，帶輸送驅(qū)動機構(gòu)121與一對供帶盤和收帶盤17A和17B配合工作，如在申請人的申請?zhí)枮?9／074337的同時待審查的申請中介紹的。
在本發(fā)明的任何一個特定實施例中采用的陰極帶141和離子導電帶171的實際數(shù)量取決于現(xiàn)應用場合。在某些情況下，如圖16中所示，為FCB系統(tǒng)中采用的每個陰極帶結(jié)構(gòu)裝設一個離子導電帶。在本發(fā)明的其它替換實施例中，以與如圖13所示FCB系統(tǒng)中所介紹的相似的方式，可以使用在FCB系統(tǒng)中每個陰極帶結(jié)構(gòu)之上輸送的單一(公用)離子導電帶結(jié)構(gòu)。此外，應理解，雖然在箱體142內(nèi)部陰極帶的實際形體排列隨各種應用場合改變，按照疊放的線性陣列方案(例如1×3，1×5，1×M)配置陰極帶結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的。當在固定裝置箱體內(nèi)部配置多個陰極帶以構(gòu)成放電型動力機械時，導引原理應當使金屬-空氣燃料電池組(FCB)系統(tǒng)功率體密度特性最大化。
雖然為了顯示清晰，在圖16和16A中未表示，可以利用一對隔開的其中形成有一對孔的板構(gòu)成緊湊的箱體142，在其內(nèi)部每個帶輸送圓筒141利用軸承和／或類似結(jié)構(gòu)使帶輸送圓筒143和144以可旋轉(zhuǎn)方式安裝。頂部和底部板142E和142D可以用于維持板142A和142B之間的間距。其它的板可以用于封閉箱體的側(cè)開口?？梢园春芏嗖煌姆绞綄崿F(xiàn)該適合的用于緊湊地容納FCB系統(tǒng)各元部件的箱體。
通常，每個陰極帶141利用適當?shù)尿?qū)動機構(gòu)在各輸送圓筒之間輸送，該驅(qū)動機構(gòu)可以按照很多不同的方法實現(xiàn)，例如利用電或氣動原動機、齒輪，傳動皮帶或在帝輸送技術(shù)領域公知的類似設備。與之相似，每個離子導電帶107′利用適當?shù)尿?qū)動機構(gòu)在各輸送圓筒之間輸送，該驅(qū)動機構(gòu)可以按照很多不同的方法實現(xiàn)例如利用電或氣動原動機、齒輪，傳動皮帶或在帶輸送技術(shù)領域公知的類似設備。在圖16中所示說明性的實施例中，每個帶輸送圓筒143和144可以裝設有在其一端形成的一齒輪146，該端與鄰近在系統(tǒng)箱體內(nèi)部的帶輸送圓筒的齒輪相嚙合。一帶齒輪的與在其中一個帶輸送圓筒上的齒輪111耦合的原動機147可用于向一特定的帶輸送圓筒144施加轉(zhuǎn)矩，該帶輸送圓筒144再向箱體142內(nèi)的所有其它帶輸送圓筒施加轉(zhuǎn)矩。利用這種配置，安裝在箱體內(nèi)部的陰極帶結(jié)構(gòu)141和離子導電帶結(jié)構(gòu)107與帶驅(qū)動機構(gòu)121配合工作，以便從盒113中沿在如圖16A中所示的系統(tǒng)的箱體內(nèi)部的預定的帶路徑輸送金屬-燃料帶的供給帶112。由系統(tǒng)控制器2控制陰極帶驅(qū)動機構(gòu)和金屬燃料帶驅(qū)動機構(gòu)，以便將金屬-燃料帶118和對應的陰極和離子導電帶結(jié)構(gòu)141和107′分別在系統(tǒng)工作的過程中在離子導電導電帶107接觸金屬-燃料帶108和對應的陰極帶結(jié)構(gòu)141的各點的部位處維持基本相同的速度。通過在系統(tǒng)中控制金屬-燃料帶、陰極帶結(jié)構(gòu)和離子導電導電帶結(jié)構(gòu)之間的相對運動，系統(tǒng)控制器120有效地使在其間產(chǎn)生的摩擦力降到最小，并因此降低對陰極帶結(jié)構(gòu)和金屬-燃料帶的損傷。
為了沿預定的帶路徑導引金屬-燃料帶通過箱體，可以在動力機械箱體142內(nèi)部在關(guān)鍵部位安裝帶導引輥148，如圖16A中所示。此外，可以將帶導引偏轉(zhuǎn)器定位在箱體內(nèi)部，以便自行導引金屬-燃料帶通過箱體，以及輔助自動(自行)處置由開放型卷盤和盒型設備提供的金屬-燃料帶。
若在金屬-燃料帶放電子系統(tǒng)中采用圖16中所示以陰極圓筒為基礎的動力機械，則可以將在申請?zhí)枮?9／074337的同時待審查的申請中公開的金屬-燃料帶放電子系統(tǒng)內(nèi)包含的每個子系統(tǒng)組合到圖16中示意表示的系統(tǒng)中。因此，如在申請人的申請?zhí)枮?9／074337和08／944507的同時待審查的申請中提出的，在產(chǎn)生電功率的每個陰極帶的這些部分可以設有氧注入小室(連通到空氣泵或或氧氣源)，一或多個pO2傳感器、一或多個溫度傳感器、放電頭冷卻設備等，以使系統(tǒng)控制器120能夠在放電工作過程中控制陰極帶結(jié)構(gòu)內(nèi)部的pO2量值，以及維持再充電頭的溫度。
與之相似，若在金屬-燃料帶放電子系統(tǒng)中采用圖16中所示以陰極帶為基礎的動力機械，則可以將在申請?zhí)枮?9／074337的同時待審查的申請中公開的金屬-燃料帶放電子系統(tǒng)內(nèi)包含的每個子系統(tǒng)組合到圖16中示意表示的系統(tǒng)中。因此，如在申請人的申請?zhí)枮?9／074337的同時待審查的申請中提出的，在(再充電過程中)提供電功率的每個陰極帶的這些部分可以設有氧抽空小室(連通到真空泵或類似裝置)，一或多個pO2傳感器、一或多個溫度傳感器、再充電頭冷卻設備等，以使系統(tǒng)控制器120能夠在再充電工作過程中當在其輸送圓筒之間輸送時控制每個陰極帶結(jié)構(gòu)內(nèi)部的pO2量值，以及維持再充電頭的溫度。
通常，在圖16所示FCB系統(tǒng)中陰極帶141、離子導電帶107′和金屬-燃料帶108之間的速度控制可以利用各種方法實現(xiàn)。例如，一種方法是以與圖11所示相似的方式利用一組嚙合齒輪驅(qū)動陰極和離子導電帶。另一種方法是利用帶結(jié)構(gòu)驅(qū)動陰極帶陣列和離子導電帶，該帶結(jié)構(gòu)還用于輸送金屬-燃料帶(例如在盒帶型設備內(nèi)部的供帶盤和收帶盤或供帶輪轂和收帶盤輪轂之間)。再一種方法是利用第一組DC控制的電動機驅(qū)動陰極帶陣列和離子導電帶，同時利用與第一組DC控制的電動機同步的第二組DC控制的電動機驅(qū)動金屬-燃料盒型設備內(nèi)部的供帶輪轂和收帶輪轂，通過閱讀本公開對本領域技術(shù)人員來說，很明顯有其它方法實現(xiàn)速度控制。
通常，在大多數(shù)應用場合希望沿圖16和16A中所示的每個陰極帶結(jié)構(gòu)分別安裝多對“可旋轉(zhuǎn)的”陰極和陽極觸接部件123A和123B。這種配置將能夠由FCB系統(tǒng)內(nèi)部輸送的每個旋轉(zhuǎn)陰極帶在由陰極和陽極材料規(guī)定的輸出電壓下匯集最大的電流。具體地說，如圖16C中所示，導電“陰極-觸接”部件123B利用一對支架或類似結(jié)構(gòu)150以可旋轉(zhuǎn)方式支承在每一陰極帶結(jié)構(gòu)141的端部。當適當安裝時，配置在每一“陰極-觸接”部件123B上的凸緣部分151與在陰極帶結(jié)構(gòu)141外部邊緣部分上露出的鎳網(wǎng)狀織物52形成電接觸，并且當陰極帶結(jié)構(gòu)141通過陰極-觸接部件123B輸送時使其能圍繞陰極-觸接部件的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。
如圖16C中所示，導電“陽極-觸接”部件123A利用一對支架或類似結(jié)構(gòu)153以可旋轉(zhuǎn)方式支承，以便配置使“陽極-觸接”部件123A與金屬-燃料帶108的底表面形成電接觸，并且當金屬-燃料帶與在金屬-燃料和陰極帶結(jié)構(gòu)141間配置的離子導電介質(zhì)在移動的陰極帶結(jié)構(gòu)141之上輸送時，使之能圍繞陽極-觸接部件的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。如圖16中所示，陰極和陽極-觸接部件123A和123B電連接到電導線(例如引線)，電導線端接在系統(tǒng)控制器125。電負載26再連接到系統(tǒng)控制器125，用以接收由FCB系統(tǒng)提供的電功率。
如圖16所示FCB系統(tǒng)中采用的陰極帶結(jié)構(gòu)141在其表面具有超細透孔使氧從中通過輸送到陽極金屬-燃料帶108。一種制造柔性陰極結(jié)構(gòu)優(yōu)選的方法是在100毫升水(溶劑)和表面活性劑(例如為由Union Carbide銷售的Triton X-10)(按重量計為2．0％)內(nèi)將碳黑粉末(按重量計為60％)和例如為Teflon(特氟隆)乳劑(由Dupont銷售的T-30)的粘接劑材料(按重量計為20％)以及例如為二氧化錳MnO2的催化劑材料(按重量計為20％)混合攪拌以便形成漿料。然后將漿料澆注或涂覆到鎳海綿狀物(或網(wǎng)狀織物材料)。其后將涂覆漿料的鎳網(wǎng)狀織物材料在空氣中干燥約10小時。在此之后，在200磅／平方厘米壓力下對干燥的顆粒加壓以形成具有所需孔隙度(例如30-70％)和約0．5-0．6毫米的柔性陰極材料。然而，應理解，陰極材料的厚度和孔隙度可以隨不同的應用場合改變。然后，在約280℃下持續(xù)約2小時進行燒結(jié)以便除去溶劑(例如水)并形成一種柔性片狀陰極材料，然后可以將片狀陰極材料切割成所需尺寸，以形成用于所設計的FCB系統(tǒng)的陰極帶結(jié)構(gòu)。利用焊接、緊固件等連接帶結(jié)構(gòu)的端部，以形成圍繞閉合的帶結(jié)構(gòu)的實際無縫的陰極表面?？梢栽陉帢O帶結(jié)構(gòu)141的端部露出鎳網(wǎng)狀織物材料151，如圖16C中所示，以便如在上面討論的在放電和再充電過程中使陽極-觸接部件123A能與其形成電接觸。
在圖16和16A所示的說明性的實施例中，每一離子導電帶107′可以按照由開孔聚合物材料構(gòu)成的柔性帶實現(xiàn)的，該材料具有多孔結(jié)構(gòu)并用能夠在FCB系統(tǒng)的陰極和陽極之間維持輸送離子的離子導電材料(例如KOH)浸漬。離子導電帶107′可以按照具有離子導電特性的固態(tài)膜實現(xiàn)。通常，有很多制造離子導電帶的方法。為了說明，下面介紹兩種配方。
根據(jù)第一配方，將1摩爾的氫氧化鉀(KOH)和0．1摩爾的氯化鈣溶解在由60毫升水和40毫升四氫呋喃(THF)的混合溶劑中。KOH的功能是用作氫氧離子源，而氯化鈣的功能是作為一種吸濕劑。在此之后，將1摩爾的PEO添加到該混合物中。然后將該溶液按照厚膜澆注(涂覆)到由聚乙烯醇(PVA)型塑料材料構(gòu)成的基片上。這種材料已發(fā)現(xiàn)能與PEO一起很好工作，雖然表面張力大于薄膜材料的其它基片材料預計會很好工作具有滿意的結(jié)果。當混合溶劑由施加涂層蒸發(fā)時，使離子導電固態(tài)膜(即厚膜)形成在PVA基片上。通過剝離固態(tài)膜使之脫開PVA基片，形成固態(tài)離子導電膜或薄膜。利用上述方案可以形成厚度范圍約為0．2-0．5毫米的離子導電薄膜。然后，可以將該固態(tài)膜切割成形成可圍繞兩個或多個旋轉(zhuǎn)圓筒輸送的帶狀結(jié)構(gòu)所需的形狀?？梢岳谜辰觿?、超聲焊接、適當?shù)木o固件等將成形的膜的端部連接起來，形成圖16中所示的FCB系統(tǒng)中使用的固態(tài)離子導電帶結(jié)構(gòu)107′。
根據(jù)第二配方，將1摩爾的氫氧化鉀(KOH)和0．1摩爾的氯化鈣溶解在由60毫升水和40毫升四氫呋喃(THF)的混合溶劑中。KOH的功能是作為氫氧離子源，而氯化鈣的功能是作為一種吸濕劑。在此之后，將1摩爾的聚氯乙烯(PVC)添加到該混合物中。然后將形成的溶液按照厚膜澆注(涂覆)到由聚乙烯醇(PVA)型塑料材料構(gòu)成的基片上。這種材料已發(fā)現(xiàn)能與PVC一起很好工作，雖然表面張力大于薄膜材料其它基片材料預計會很好工作具有滿意的結(jié)果。當混合溶劑由施加涂層蒸發(fā)時，使可電離固態(tài)膜(即厚膜)形成在PVA基片上。通過剝離固態(tài)膜使之脫開PVA基片，形成固態(tài)離子導電膜。利用上述配方可以形成厚度范圍約為0．2-0．5毫米的離子導電薄膜。然后，可以將固態(tài)膜或薄膜切割成所需形狀，形成可圍繞兩個或多個旋轉(zhuǎn)圓筒輸送的帶狀結(jié)構(gòu)。可以利用粘接劑、超聲焊接、適當?shù)木o固件等將成形的膜的端部連接起來，形成在本發(fā)明的FCB系統(tǒng)中使用的固態(tài)可電離導帶結(jié)構(gòu)107′。
當利用如上所述的離子導電帶107′時，需要提供一種裝置，用于在(1)離子導電帶107′和金屬-燃料帶108之間以及(2)離子導電帶107′和可移動陰極帶141之間的實現(xiàn)“潤濕”。實現(xiàn)“潤濕”的一種方法是在系統(tǒng)工作過程中連續(xù)地或周期性地將水(H2O)和／或電解質(zhì)補充溶液的涂層施加到金屬-燃料帶108(和／或離子導電帶107′)的表面上，以便能在金屬-燃料帶和離子導電帶之間以及在可移動陰極帶和離子導電帝之間輸送足夠量的離子。很明顯，施加到金屬-燃料帶(和／或離子導電帶)上的水和／或電解質(zhì)補充溶液的涂層厚度取決于金屬-燃料帶的輸送速度，其水吸收特性、陰極帶的溫度等。在圖16所示的說明性的實施例中，可以利用涂敷器107和散布機構(gòu)171實現(xiàn)金屬-燃料帶108離子導電帶107′和陰極帶141之間的潤濕。然而，應理解，可以采用其它潤濕金屬-燃料帶、離子導電帶和陰極帶的方法得到優(yōu)異的效果。
通常，可以按各種方法實現(xiàn)在圖16所示的FCB系統(tǒng)中的各移動組成部分的速度控制。例如，一種方法可以是利用公用帶結(jié)構(gòu)驅(qū)動帶輸送圓筒143、144和145，該公用帶結(jié)構(gòu)還用于輸送金屬-燃料帶(例如在盒帶型燃料設備113內(nèi)部的供帶盤和收帶盤或供帶輪轂和收帶盤輪轂117A和117B之間)。另一種方法可以是再一種方法是利用第一組DC控制的電動機驅(qū)動輸送圓筒143、144和145，同時利用與第一組DC控制速度的電動機同步的第二組DC控制的電動機驅(qū)動盒帶型燃料設備113中的供帶盤和收帶盤或供帶輪轂和收帶盤輪轂117A和117B。很明顯對本領域的技術(shù)人員來說有其它方法實現(xiàn)速度控制。
若在金屬-燃料帶放電子系統(tǒng)中采用以陰極帶為基礎的動力機械140，則可以將在申請?zhí)枮?9／074337的同時待審查的申請中公開的金屬-燃料帶放電子系統(tǒng)內(nèi)包含的每個子系統(tǒng)組合到圖16中示意表示的系統(tǒng)中。因此，如在申請人的申請?zhí)枮?9／074337和08／944507的同時待審查的申請中提出的，在沿其產(chǎn)生電流的陰極帶結(jié)構(gòu)141的那些部分可以封閉成氧注入小室(連通到空氣泵或氧氣源)，并具有一或多個pO2傳感器、一或多個溫度傳感器、放電頭冷卻設備等，以使系統(tǒng)控制器122能夠在放電工作的過程中控制移動陰極帶結(jié)構(gòu)141這一段內(nèi)部的pO2量值，以及維持再充電頭的溫度。
與之相似，若在金屬-燃料帶放電子系統(tǒng)中采用以陰極帶為基礎的動力機械140，則可以將在申請?zhí)枮?9／074337的同時待審查的申請中公開的金屬-燃料帶放電子系統(tǒng)內(nèi)包含的每個子系統(tǒng)組合到圖16中示意表示的系統(tǒng)中。因此，如在申請人的申請?zhí)枮?9／074337和08／944507的同時待審查的申請中提出的，在每個陰極帶結(jié)構(gòu)141中沿其產(chǎn)生電流的那些段可以封閉成氧抽空小室(連通到真空泵或類似裝置)，并具有一或多個pO2傳感器、一或多個溫度傳感器、再充電頭冷卻設備等，以使系統(tǒng)控制器120能夠在再充電工作的過程中控制移動陰極帶結(jié)構(gòu)141這一段內(nèi)部的pO2量值，以及維持再充電頭的溫度。
如圖16中所示，在帶放電工作過程中，使富氧的空氣通過在陰極帶結(jié)構(gòu)141中形成的超細透孔流動并到達金屬-燃料帶108和對應的離子導電帶結(jié)構(gòu)107之間的接合部。在帶放電工作過程中，由金屬-燃料帶108和離子導電帶結(jié)構(gòu)107之間的接合部釋出的氧通過陰極帶結(jié)構(gòu)141中形成的超細透孔流動到周圍環(huán)境中。
圖16中所示的系統(tǒng)可以易于按各種方法改進。例如，可以由系統(tǒng)中除去離子導電帶結(jié)構(gòu)107′，并作為其替代，在系統(tǒng)工作過程中，離子導電凝膠7薄膜施加到陰極帶結(jié)構(gòu)141或金屬-燃料帶108上。通過利用一種配置在金屬-燃料帶108下方的涂敷器且由系統(tǒng)控制器120控制的散布機構(gòu)提供的電解質(zhì)可以實現(xiàn)這一點。在工作過程中，離子導電凝膠107薄膜由涂敷器散布在金屬-燃料帶的接觸陰極帶141的表面上。很明顯，離子導電薄膜層107的所需厚度隨不同的應用場合而改變。不過通常取決于很多因素，例如包含離子導電介質(zhì)的電導率、在放電工作過程中預期由FCB系統(tǒng)產(chǎn)生的電流、陰極部件的表面面積等。
另外，可以由圖16所示的系統(tǒng)中去除離子導電帶結(jié)構(gòu)107′，及代之以在制造過程中施加到陰極帝結(jié)構(gòu)141或金屬燃料帶上的固態(tài)離子導電薄膜層107″。在這些改進的系統(tǒng)中，離子導電薄膜層107″的所需厚度將隨不同的應用場合改變，不過通常取決于很多因素，例如包含離子導電介質(zhì)的電導率、在放電工作過程中預期由FCB系統(tǒng)產(chǎn)生的電流、陰極部件的表面面積等。
在本發(fā)明的另一些實施例中，由圖16所示FCB系統(tǒng)采用的金屬-燃料帶可以利用各種不同的方法實現(xiàn)。如圖17A中所示，第一類型的金屬-燃料帶152是按照薄層金屬-燃料材料(例如鋅)108形成的，在其上沉積薄層離子導電材料107″。如圖17B中所示，第二類型的金屬-燃料帶152′的形成是通過在聚酯基片上沉積金屬粉末(例如鋅粉末)和粘接劑(例如聚乙烯PVC)，以形成金屬-燃料帶108′，在此之后，在其上沉積薄層離子導電薄膜材料107″。如在圖17C中所示，第三類型的金屬-燃料帶52的形成是通過在基片材料例如聚氯乙烯PVC內(nèi)部注入金屬粉末(例如鋅粉末)，以形成金屬一燃料帶108″。在此之后，在其上沉積薄層離子導電薄膜材料107″。用于制造這些結(jié)構(gòu)形式的金屬-燃料帶的技術(shù)介紹在申請?zhí)枮?9／074337的同時待審查的申請中。
在圖18中表示在圖16所示FCB系統(tǒng)中采用的陰極帶結(jié)構(gòu)的另一實施例。這種陰極帶結(jié)構(gòu)的構(gòu)成，可以通過在制造陰極帶結(jié)構(gòu)的過程中在FCB系統(tǒng)中所示的每個陰極帶結(jié)構(gòu)上沉積薄層固態(tài)離子導電薄膜，或者在系統(tǒng)工作過程通過將薄層離子導電凝膠施加到每個陰極帶結(jié)構(gòu)上來實現(xiàn)。有各種技術(shù)可用于將離子導電薄膜層施加到陰極帶結(jié)構(gòu)上。
雖然設計圖16中所示的說明性的實施例是用于在單一陰極／單一陽極類型的應用場合，但應理解，這一系統(tǒng)實施例可以易于改進為包含多個沿柔性陰極帶結(jié)構(gòu)形成的電隔離的陰極部件(道)，以便結(jié)合在前述的申請人申請?zhí)枮?8／944507的同時待審查的申請中提出的多導道的金屬-燃料帶使用。
FCB系統(tǒng)的第四說明性的實施例在圖19到19A中表示FCB系統(tǒng)的第四說明性的實施例。這一FCB系統(tǒng)與在圖16中表示FCB系統(tǒng)40相似，除了其改進為利用雙側(cè)金屬-燃料帶155以便提高FCB系統(tǒng)體積功率密度特性以外。這兩個FCB系統(tǒng)的主要差別在于，在圖19到19A所示FCB系統(tǒng)中，設計FCB系統(tǒng)155中的帶路徑布局，以便使通過系統(tǒng)155輸送的金屬-燃料帶由兩側(cè)放電，因此，能更充分地利用金屬-燃料帶。很明顯，金屬-燃料帶108和108″是雙面的，因此適合于在系統(tǒng)155采用?？梢砸子谡{(diào)節(jié)金屬-燃料帶108和108″，以便使其基片兩側(cè)帶有金屬-燃料材料。在所有其它方面，圖19到19A中所示FCB系統(tǒng)與在圖16中表示FCB系統(tǒng)相似。
如在圖19到19A中所示，當雙面金屬-燃料帶108和108″在第一組陰極和離子導電帶(141和171)之上輸送時沿其下(即內(nèi))表面156放電，及在對于路徑導向輥114A確定路由之后，當雙面金屬-燃料帶108和108″在第二組陰極和離子導電帶之上輸送時沿其上(即外)表面157放電。如圖所示，在對于由輥148A確定路由之后，雙面金屬-燃料帶108在第三組陰極和離子導電帶之上輸送時沿其下(即內(nèi))表面156再次放電，及在對于路徑導向輥148B確定路由之后，當雙面金屬-燃料帶108在第四組陰極和離子導電帶之上輸送時沿其上(即外)表面再次放電。如在圖19到19A中所示，多個陰極和陽極觸接部件123A和123B沿在FCB系統(tǒng)內(nèi)部的每組陰極和離子導電帶以可旋轉(zhuǎn)方式安裝。如在圖19B中更詳細地表示了一對陰極和陽極觸接部件123A和123B。如圖所示，金屬-燃料帶108(108″)、一段離子導電帶107′和一段陰極帶141(按照相同的速度移動)配置在陰極和陽極觸接部件123A和123B之間，在放電工作過程中在其間以電化學方式產(chǎn)生電功率。
雖然設計圖19和19A中所示的說明性的實施例是用于在單一陰極／單一陽極類型的應用場合，但應理解，這一系統(tǒng)實施例可以易于改進為包含多個沿柔性陰極帶結(jié)構(gòu)形成的電隔離的陰極部件(道)，以便結(jié)合在前述的申請人申請?zhí)枮?8／944507的同時待審查的申請中提出的多道的金屬-燃料帶使用。
FCB系統(tǒng)的第五說明性的實施例在圖20中表示FCB系統(tǒng)的第五說明性的實施例。這一FCB系統(tǒng)與在圖19和19A中所示利用雙側(cè)金屬-燃料帶的FCB系統(tǒng)40相似。這兩個FCB系統(tǒng)的主要差別在于，在圖19到19A所示FCB系統(tǒng)中，離子導電介質(zhì)是按照施加到每個陰極帶結(jié)構(gòu)之上的離子導電薄膜層107構(gòu)成的。在所有其它方面，在圖20中所示FCB系統(tǒng)與圖19到19A中所示的FCB系統(tǒng)相似。
在圖20B中，更詳細地表示在圖20中所示FCB系統(tǒng)中采用的一對陰極-觸接部件123A和陽極-觸接部件123B。如圖中所示，金屬-燃料帶108(108″)、一段離子導電帶107′和一段陰極帶141(按照相同的速度移動)配置在陰極和陽極觸接輥142和143之間，在放電工作過程中在其間以電化學方式產(chǎn)生電功率。
雖然設計圖20中所示的說明性的實施例是用于在單一陰極／單一陽極類型的應用場合，但應理解，這一系統(tǒng)實施例可以易于改進為包含多個沿柔性陰極帶結(jié)構(gòu)形成的電隔離的陰極部件(道)，以便結(jié)合在前述的申請人申請?zhí)枮?8／944507的同時待審查的申請中提出的多道的金屬-燃料帶使用。
FCB系統(tǒng)的第六說明性的實施例在圖21中表示FCB系統(tǒng)的第六說明性的實施例。這一FCB系統(tǒng)與在圖20和20A中所示利用雙側(cè)金屬-燃料帶108(108″)的FCB系統(tǒng)相似。這兩個FCB系統(tǒng)的主要差別在于，在圖20和20A所示FCB系統(tǒng)中，相鄰各對陰極141A和141B、141B和141C以及141C和141D緊密安裝在一起。如圖20A中所示，雙面金屬-燃料帶可以由其上側(cè)和下側(cè)放電，以便提高FCB系統(tǒng)的體功率密度。這種改進方案需要采用圖21A中所示的陰極和陽極觸接機構(gòu)。如圖中所示，一對鄰近的陰極帶141A和141B分別通過一對由系統(tǒng)箱體以可旋轉(zhuǎn)方式安裝的陰極觸接部件123A1和123A2相接觸，同時，由一由系統(tǒng)箱體以可旋轉(zhuǎn)方式安裝的公用陽極觸接部件62接觸通過該機構(gòu)輸送的金屬-燃料帶。這種配置使雙面金屬-燃料帶108(108″)的雙側(cè)能同時放電。在所有其它方面，圖21中的FCB系統(tǒng)與圖20到20A中所示的FCB系統(tǒng)相似。
另外，可以由圖21所示的系統(tǒng)可以利用各種方法改進。一種方法是由陰極帶結(jié)構(gòu)中去除離子導電層，及代之以在通過放電動力機械輸送的雙面金屬-燃料帶108(108″)的雙側(cè)上形成固態(tài)離子導電薄膜(或凝膠)107″。
雖然設計圖21中所示的說明性的實施例是用于在單一陰極／單一陽極類型的應用場合，但應理解，這一系統(tǒng)實施例可以易于改進為包含多個沿柔性陰極帶結(jié)構(gòu)形成的電隔離的陰極部件(道)，以便結(jié)合在前述的申請人申請?zhí)枮?8／944507的同時待審查的申請中提出的多導道的金屬-燃料帶使用。
FCB系統(tǒng)的第七說明性的實施例在圖22中表示FCB系統(tǒng)的第七說明性的實施例。這一FCB系統(tǒng)與在圖20和20A中所示的FCB系統(tǒng)相似。這兩個FCB系統(tǒng)的主要差別在于，在圖22所示FCB系統(tǒng)中，多條金屬-燃料帶8A、8B和8C的流(108′A、108B和108′C)(108″、A108″B和108C″)由供帶盤17A提供，圍繞多個陰極帶結(jié)構(gòu)411(和離子導電帶107)輸送，然后由與帶盒113或類似設備相關(guān)聯(lián)的收帶盤118B收帶，如在前述的申請人申請?zhí)枮?8／944507的同時待審查的申請中介紹的。這種配置使得當金屬-燃料帶在FCB系統(tǒng)中的帶盒或類似設備中的供帶盤和收帶盤之間輸送時能夠明顯地降低金屬-燃料帶的彎曲半徑。
本發(fā)明的FCB系統(tǒng)的另一些實施例上面己經(jīng)詳細地介紹了本發(fā)明的一些說明性的實施例，在實施本發(fā)明時最好對這些實施例進行幾種簡易改進。
為了消除需要分別驅(qū)動和主動控制在該利用復雜機構(gòu)的FCB系統(tǒng)中的金屬-燃料帶、可移動陰極結(jié)構(gòu)和離子導電介質(zhì)，本發(fā)明還試圖在金屬-燃料帶和離子導電介質(zhì)(例如帶或施加凝膠／固態(tài)薄膜)，及離子導電介質(zhì)(例如帶或施加凝膠／固態(tài)薄膜)和陰極結(jié)構(gòu)(例如圓筒或帶)之間建立“靜流體拖帶力”的狀態(tài)。由于該靜流體拖帶力，當利用機械(例如卷繞彈簧)、電氣或氣動力驅(qū)動的原動機或類似設備僅輸送這三種可移動系統(tǒng)組成部分(例如金屬-燃料帶、離子導電介質(zhì)或可移動陰極結(jié)構(gòu))中之一時，能夠按照基本相同的速度(在其間接觸的各點)移動金屬-燃料帶、離子導電介質(zhì)和可移動陰極結(jié)構(gòu)。這種輸送和速度均等的方法顯著降低了FCB系統(tǒng)的復雜性以及制造和維護費用。此外，還能夠使在系統(tǒng)內(nèi)部移動的金屬-燃料帶、離子導電介質(zhì)和可移動陰極結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生明顯的摩擦力(例如剪力)，因此利用按照由電負載狀態(tài)設定的輸出功率要求調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)矩控制(或電流控制)技術(shù)在任何時刻輸送這些系統(tǒng)組成部分。
在系統(tǒng)工作過程中通過在離子導電介質(zhì)和金屬-燃料帶之間以及離子導電介質(zhì)和可移動陰極結(jié)構(gòu)之間維持足夠強度的表面張力，可以在這些移動的系統(tǒng)組成部分之間產(chǎn)生靜流體拖帶力。當利用如上所述的離子導電介質(zhì)時，通過連續(xù)地或周期性地將水(H2O)和／或電解質(zhì)補充溶液的均勻涂層施加到金屬-燃料帶(和／或離子導電介質(zhì))的表面上，可以在FCB系統(tǒng)中這三種主要的移動的組成部分之間產(chǎn)生足夠強度的表面張力，以便在系統(tǒng)工作過程中在(1)離子導電介質(zhì)和金屬-燃料帶之間以及(2)離子導電介質(zhì)和可移動陰極結(jié)構(gòu)之間能實現(xiàn)“潤濕”操作。很明顯，施加到金屬-燃料帶(和／或離子導電介質(zhì))上的水涂層和／或電解質(zhì)補充溶液的厚度取決于金屬-燃料帶的輸送速度，其水吸收特性等。在這里公開的的每一個說明性的實施例中，可以利用在附圖中所示的涂敷器170和散布機構(gòu)171實現(xiàn)金屬-燃料帶和／或離子導電帶的潤濕。然而，應理解，可以采用其它潤濕金屬-燃料帶和／或離子導電介質(zhì)的方法也可得到優(yōu)異的效果。
例如，在圖11所示的說明性的實施例中，周期性地或連續(xù)地潤濕金屬-燃料帶108和每個陰極圓筒103上的離子導電涂層107，可以在其間形成足夠的表面張力，因此形成足夠的靜流體拖帶力，以便在僅由帶輸送機構(gòu)121主動驅(qū)動金屬-燃料帶108時，系統(tǒng)中的每個陰極圓筒以與其接觸的金屬-燃料帶相同的速度被動移動(即旋轉(zhuǎn))。在本發(fā)明的這一替換實施例中，可以不再使用陰極圓筒驅(qū)動單元110和由系統(tǒng)控制器120實現(xiàn)速度均等，而仍能實現(xiàn)本發(fā)明的原理。這一改進降低了系統(tǒng)系統(tǒng)的復雜性，以及降低了制造和維護費用。
在圖13所示的說明性的實施例中，周期性地或連續(xù)地潤濕離子導電帶107′、金屬-燃料帶108和每個陰極圓筒103，可以在其間形成足夠的表面張力，以及因此形成足夠的靜流體拖帶力，以便在僅由帶輸送機構(gòu)121主動驅(qū)動金屬-燃料帶108時在系統(tǒng)中的每個陰極圓筒103以與其接觸的金屬-燃料帶相同的速度被動移動。在本發(fā)明的這一替換實施例中，可以不再使用陰極圓筒驅(qū)動單元110和由系統(tǒng)控制器120實現(xiàn)速度均等，而仍能實現(xiàn)本發(fā)明的原理。這一改進降低了系統(tǒng)系統(tǒng)的復雜性，以及降低了制造和維護費用。
在圖16所示的說明性的實施例中，周期性地或連續(xù)地潤濕金屬-燃料帶108、離子導電帶107′和陰極帶141，可以在其間形成足夠的表面張力，以及因此形成足夠的靜流體拖帶力，以便在僅由其帶輸送機構(gòu)121主動驅(qū)動金屬-燃料帶時，每個陰極帶141、帶輸送圓筒143和144以及離子導電帶107′以與其接觸的金屬-燃料帶108相同的速度被動旋轉(zhuǎn)。在本發(fā)明的這一替換實施例中，可以不再使用圓筒驅(qū)動單元147及不再由系統(tǒng)控制器122實現(xiàn)速度均等，而仍能實現(xiàn)本發(fā)明的原理。另外，在其些情況下，可以主動驅(qū)動一個離子導電帶107′和／或?qū)年帢O帶141且使另外陰極帶141、離子導電帶107′和金屬-燃料帶108以與主動驅(qū)動的陰極帶相同的速度即按照最小打滑被動移動。在每種情況下，這些改進降低了系統(tǒng)系統(tǒng)的復雜性，以及降低了制造和維護費用。
在圖19所示的說明性的實施例中，周期性地或連續(xù)地潤濕金屬-燃料帶108′、離子導電帶107′和陰極帶141，可以在其間形成足夠的表面張力，以及因此形成足夠的靜流體拖帶力，以便在僅由其帶輸送機構(gòu)21主動驅(qū)動金屬-燃料帶時，每一陰極帶141、帶輸送圓筒43和144離子導電帶107′以及帶圓筒145以與其接觸的金屬-燃料帶108相同的速度被動旋轉(zhuǎn)。在本發(fā)明的這一替換實施例中，可以不再使用圓筒驅(qū)動單元147及不再由系統(tǒng)控制器122實現(xiàn)速度均等，而仍能實現(xiàn)本發(fā)明的原理?；蛘撸谀承┣闆r下，可以主動驅(qū)動離子導電帶107′和／或?qū)年帢O帶141且使其它陰極帶141、離子導電帶107′和金屬-燃料帶118按照與主動驅(qū)動的陰極帶相同的速度即按照最小打滑被動移動。在每種情況下，這些改進降低了系統(tǒng)系統(tǒng)的復雜性，以及降低了制造和維護費用。
在圖20所示的說明性的實施例中，周期性地或連續(xù)地潤濕金屬-燃料帶108和離子導電薄膜涂層107，可以在其間形成足夠的表面張力，以及因此形成足夠的靜流體拖帶力，以便在僅由其帶輸送機構(gòu)121主動驅(qū)動金屬-燃料帶時，每個陰極帶141、帶輸送圓筒143和144以與其接觸的金屬-燃料帶108相同的速度被動旋轉(zhuǎn)。在本發(fā)明的這一替換實施例中，可以不再使用圓筒驅(qū)動單元147及不再由系統(tǒng)控制器122實現(xiàn)速度均等，而仍能實現(xiàn)本發(fā)明的原理?；蛘?，在某些情況下，可以主動驅(qū)動一個陰極帶141和使其它陰極帶及金屬-燃料帶108按照與主動驅(qū)動的陰極帶141相同的速度即按照最小打滑被動移動。在每種情況下，這些改進降低了系統(tǒng)系統(tǒng)的復雜性，以及降低了制造和維護費用。
在圖21所示的說明性的實施例中，周期性地或連續(xù)地潤濕陰極帶108和離子導電薄膜涂層107，可以在其間形成足夠的表面張力，以及因此形成足夠的靜流體拖帶力，以便在僅由其帶輸送機構(gòu)121主動驅(qū)動金屬-燃料帶時，每個陰極帶141與帶輸送圓筒143和144以與其接觸的金屬-燃料帶108相同的速度被動旋轉(zhuǎn)。在本發(fā)明的這一替換實施例中，可以不再使用圓筒驅(qū)動單元147及不再由系統(tǒng)控制器122實現(xiàn)速度均等，而仍能實現(xiàn)本發(fā)明的原理?；蛘撸谀承┣闆r下，可以主動驅(qū)動一個陰極帶141和使可其它陰極帶和電離導電介質(zhì)108按照與主動驅(qū)動的陰極帶40相同的速度即按照最小打滑被動移動。在每種情況下，這些改進降低了系統(tǒng)系統(tǒng)的復雜性，以及降低了制造和維護費用。
此外，上面公開的通用類型的多個陰極圓筒(或陰極帶)可以可旋轉(zhuǎn)方式安裝在陣列狀支承結(jié)構(gòu)內(nèi)部如在如在申請人同日申請的申請?zhí)枮?9／110761名稱為“采用多個用于提高體功率密度的移動陰極結(jié)構(gòu)的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)”的同時待審查的申請中提出的中公開的，這里引用其整體可供參考。每個這樣的圓筒陰極結(jié)構(gòu)中的陰極支承管可以由按照預定的帶路徑在其表面之上輸送的金屬-燃料帶的供給帶驅(qū)動。利用與如在申請人申請?zhí)枮?9／074337的同時待審查的申請中公開的相似的帶輸送結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)金屬-燃料帶的輸送。離子導電介質(zhì)可以按照施加到每一圓筒陰極結(jié)構(gòu)的外表面或金屬-燃料帶的內(nèi)表面上的固態(tài)薄膜或薄層實現(xiàn)，正如在所公開的各說明性實施例中介紹的。或者，離子導電介質(zhì)可以按照配置在金屬-燃料帶和陰極圓筒表面之間通過圓筒陰極陣列輸送的離子導電帶結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。利用這種系統(tǒng)設計，可以產(chǎn)生十分高的電功率，該電功率是由占據(jù)相對小的空間體積的物理結(jié)構(gòu)輸出的，因此具有很多超過在先技術(shù)的FCB系統(tǒng)優(yōu)點。
本發(fā)明的金屬-空氣FCB系統(tǒng)的應用通常，上面介紹的金屬-空氣FCB系統(tǒng)可以與其它子系統(tǒng)組合在一起，以便提供一種電力產(chǎn)生系統(tǒng)(或發(fā)電站)，其中對系統(tǒng)中金屬-燃料采用實時管理，以滿足AC和／或DC類型電負載的峰值功率需求，又不犧牲可靠性或工作效率。
為了進行介紹，在圖23A中表示了本發(fā)明的電力產(chǎn)生系統(tǒng)700，其嵌入在以電力汽車、火車、卡車或采用在本技術(shù)領域公知的一或多個AC和／或DC供電的負載(例如電動機)其它類型的機動車輛形式實現(xiàn)的電力輸送系統(tǒng)或機動車輛701內(nèi)部。在圖23B中表示的電力產(chǎn)生系統(tǒng)700是按照固定式的發(fā)電站實現(xiàn)的。對每一種配置，所示電力產(chǎn)生系統(tǒng)700具有連接到其上的輔助和混合電源702、703和704。通常，電力產(chǎn)生系統(tǒng)700構(gòu)成可以產(chǎn)生用于提供到DC類型電負載702的DC電功率(如圖23A中所示)，或者產(chǎn)生用于提供到一或多個AC類型電負載702的AC電功率(如圖23B中所示)。下面詳細介紹每一系統(tǒng)實施例。
如圖24A中所示，電力產(chǎn)生系統(tǒng)700的第一說明性實施例包含；輸出DC電力母線結(jié)構(gòu)706，用于向連接到其上的多個DC類型電負載707A-707D提供DC電功率；金屬-空氣FCB(子)系統(tǒng)708A-708H組成的網(wǎng)絡，每個(子)系統(tǒng)利用其輸出功率控制子系統(tǒng)可操作連接到DC電力母線結(jié)構(gòu)706，以便能向DC電力母線結(jié)構(gòu)提供DC電功率；輸出電壓控制子系統(tǒng)709，可操作連接到DC電力母線結(jié)構(gòu)706，用于控制(即調(diào)節(jié))沿DC電力母線結(jié)構(gòu)706輸出的電壓；負載檢測電路710，可操作連接到DC電力母線結(jié)構(gòu)706，用于實時檢測沿DC電力母線結(jié)構(gòu)706的負載狀態(tài)并產(chǎn)生代表沿DC電力母線結(jié)構(gòu)706的負載狀態(tài)的輸入信號；網(wǎng)絡控制子系統(tǒng)(例如帝有RAM／ROM／EPROM的微計算機)711，用于控制網(wǎng)絡中每個FCB子系統(tǒng)的工作(例如在按放電／再充電模式的工作過程中通過控制放電／再充電參數(shù)，以及根據(jù)實時原理由各特定的FCB子系統(tǒng)收集金屬-燃料和金屬-氧化物代表性數(shù)據(jù))；FCB子系統(tǒng)控制總線結(jié)構(gòu)712，利用其輸入／輸出子系統(tǒng)將每個FCB子系統(tǒng)708A-708H可操作連接到其上，用于使金屬-燃料代表性數(shù)據(jù)能從FCB子系統(tǒng)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡控制子系統(tǒng)711及在發(fā)電工作過程中使控制信號能從網(wǎng)絡控制子系統(tǒng)711傳輸?shù)紽CB子系統(tǒng)；以及網(wǎng)絡為基礎的金屬-燃料管理子系統(tǒng)(例如關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng))713可操作連接到網(wǎng)絡控制子系統(tǒng)711，用于存儲代表沿在每個FCB子系統(tǒng)內(nèi)部的每個金屬-燃料道中的每個區(qū)域出現(xiàn)的金屬-燃料(和金屬-氧化物)數(shù)量的信息，該每個FCB子系統(tǒng)連接在系統(tǒng)中的母線結(jié)構(gòu)706和712之間；DC電力母線結(jié)構(gòu)714，用于在再充電工作過程中向每個FCB子系統(tǒng)707A-707H提供由輔助和混合電源702、703、704和704′產(chǎn)生的DC電功率；以及輸入電壓控制子系統(tǒng)715，用于控制DC電力母線結(jié)構(gòu)714的輸入電壓。
通常，這里公開的任何一個FCB子系統(tǒng)可以接入到上述的供電網(wǎng)絡內(nèi)。嵌入每個FCB子系統(tǒng)可以通過將其輸入／輸出子系統(tǒng)連接到FCB子系統(tǒng)控制總線結(jié)構(gòu)712和將其輸出功率控制子系統(tǒng)連接到DC電力母線結(jié)構(gòu)706簡單地實現(xiàn)。此外，每個FCB子系統(tǒng)包含金屬-燃料再充電子系統(tǒng)，用于在網(wǎng)絡控制子系統(tǒng)711的總體控制下對金屬-燃料道再充電。
在圖24B中表示本發(fā)明的電力產(chǎn)生系統(tǒng)的另一實施例。在這一替換實施例中，在輸出DC電力母線結(jié)構(gòu)706和輸出AC電力母線結(jié)構(gòu)70之間裝設一DC-AC功率變換子系統(tǒng)716，AC類型電負載707A和707D以可控制方式連接到其上。本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)的這一替換實施例中，將提供到DC電力母線結(jié)構(gòu)706的DC電功率變換為AC電功率提供到AC電力母線結(jié)構(gòu)717。裝設輸出電壓控制單元709用于控制沿AC電力母線結(jié)構(gòu)717輸出的電壓。輸送到AC電力母線結(jié)構(gòu)717的AC電功率提供到連接到其上的AC電負載(例如AC電動機)。
在該優(yōu)選實施例中，燃料管理子系統(tǒng)713中的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)包含一裝置，用于維持多個含有代表沿電力產(chǎn)生系統(tǒng)中每個FCB子系統(tǒng)內(nèi)部的每個金屬-燃料道中的每個區(qū)域可利用金屬-燃料(和金屬氧化物的出現(xiàn))數(shù)量的信息數(shù)據(jù)表。在圖24C中，示意表示這些數(shù)據(jù)表。當由各個FCB子系統(tǒng)產(chǎn)生電功率時，在放電模式期間每個子系統(tǒng)內(nèi)部自動產(chǎn)生金屬-燃料的代表性數(shù)據(jù)，而金屬氧化物出現(xiàn)數(shù)據(jù)在再充電工作模式期間產(chǎn)生。如在圖24A和24B中所示，將本地產(chǎn)生的金屬-燃料的代表性數(shù)據(jù)和金屬-氧化物的代表性數(shù)據(jù)利用控制總線(bus)結(jié)構(gòu)712和網(wǎng)絡控制子系統(tǒng)711傳輸?shù)揭跃W(wǎng)絡為基礎的金屬-燃料／金屬-氧化物管理子系統(tǒng)713。
在很多應用場合下，希望管理每個FCB子系統(tǒng)707A和707D中金屬-燃料的消耗，以便每個這樣的FCB子系統(tǒng)在每個瞬時具有基本相同的可利用金屬-燃料數(shù)量。這種金屬-燃料的均等原理利用網(wǎng)絡控制子系統(tǒng)711實現(xiàn)，網(wǎng)絡控制子系統(tǒng)711執(zhí)行如下的功能(1)由負載檢測子系統(tǒng)710檢測沿DC電力母線結(jié)構(gòu)的實際負載的狀態(tài)；(2)響應于這些檢測的負載狀態(tài)使特定的FCB子系統(tǒng)(708A-708B)產(chǎn)生電功率并提供到DC輸出電力母線結(jié)構(gòu)706；(3)利用以網(wǎng)絡為基礎的金屬-燃料管理(數(shù)據(jù)庫)子系統(tǒng)713管理金屬-燃料的可用度和在FCB子系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)的金屬-氧化物；以及(4)使在選擇的子系統(tǒng)內(nèi)部的金屬-燃料道選擇性放電(及以任選方式沿其作金屬-氧化物選擇性再充電)，以便根據(jù)時間平均原理使在每個FCB子系統(tǒng)內(nèi)部的金屬-燃料可利用程度基本上均等。這種方法可以按計算機技術(shù)領域公知的軟件方式編程技術(shù)實現(xiàn)。
參照圖25以舉例的方式可以充分認識到由網(wǎng)絡控制子系統(tǒng)711產(chǎn)生的優(yōu)點在每個FCB子系統(tǒng)上實現(xiàn)“燃料均等”。
通常，由電源系統(tǒng)產(chǎn)生的電功率的數(shù)量取決于連接到該系統(tǒng)的電負載所需電功率的數(shù)量。根據(jù)本發(fā)明，通過在編程的網(wǎng)絡控制子系統(tǒng)711的控制下使附加的金屬-空氣FCB子系統(tǒng)產(chǎn)生電功率并向輸出電力母線結(jié)構(gòu)706(或在AC負載情況下為717)提供該電功率，實現(xiàn)由該系統(tǒng)增加輸出電功率。例如，考慮具有連接在其DC電力母線結(jié)構(gòu)706和FCB子系統(tǒng)控制總線結(jié)構(gòu)712之間的8個FCB子系統(tǒng)的電源系統(tǒng)。在這樣一個示例中，打比方作為在能夠做功的動力機械內(nèi)部的“動力缸”的每個FCB子系統(tǒng)707A到708D可以幫助理解。因此，考慮根據(jù)本發(fā)明的電力產(chǎn)生系統(tǒng)(或發(fā)電站)的實例，其中組合8個子FCB系統(tǒng)(即動力缸)在一起并包含在電力機動車或類似機動車輛結(jié)構(gòu)內(nèi)部，如圖23A中所示。在這一實例中，在任何瞬時可產(chǎn)生電功率的FCB子系統(tǒng)(即動力缸)的數(shù)量取決于對在機動車上的電力產(chǎn)生站出現(xiàn)的電負載。因此，當機動車沿水平道路表面行駛或下坡滑行時，可認為利用網(wǎng)絡控制子系統(tǒng)711使僅一個或幾個FCB子系統(tǒng)(即動力缸)啟動工作，而當上坡行駛或超越另一機動車時，利用網(wǎng)絡控制子系統(tǒng)711使更多個或全部FCB子系統(tǒng)(即動力缸)啟動工作，以便滿足這些工作狀態(tài)下的功率需求。與加到在機動車輛上的電力產(chǎn)生系統(tǒng)的負載狀態(tài)無關(guān)，根據(jù)上述的金屬-燃料均等原理在每個金屬-空氣FCB子系統(tǒng)708A到708H內(nèi)部的金屬-燃料消耗的平均速度按時間平均基本上均等，使得利用網(wǎng)絡控制子系統(tǒng)711使在每個FCB子系統(tǒng)708A到708H中用于放電的可利用的金屬-燃料的數(shù)量按時間平均基本上維持均等。
在該說明性實施例中，網(wǎng)絡控制子系統(tǒng)711實現(xiàn)控制處理(即算法)，其設計以接收各種參數(shù)和產(chǎn)生各種輸出參數(shù)，以便按照自動方式實現(xiàn)本發(fā)明的控制處理。在該控制方法中的輸入?yún)?shù)例如包含一些與如下因素相關(guān)的數(shù)據(jù)①由負載檢測子系統(tǒng)710和在電力機動車輛上的其它傳感器檢測的負載狀態(tài)(例如電動機的轉(zhuǎn)數(shù)／分、機動車輛的速度等)；②沿每個金屬-空氣FCB子系統(tǒng)內(nèi)部的金屬-燃料帶的每個區(qū)域可利用的金屬-燃料數(shù)量；③沿每個金屬-空氣FCB子系統(tǒng)內(nèi)部的金屬-燃料帶的每個區(qū)域出現(xiàn)的金屬-氧化物數(shù)量；④與每個金屬-空氣FCB子系統(tǒng)相關(guān)的放電參數(shù)；⑤與每個金屬-空氣FCB子系統(tǒng)相關(guān)的再充電參數(shù)(當在其內(nèi)部設有再充電模式時)。在該控制過程中的輸出參數(shù)例如包含一些用于控制的控制數(shù)據(jù)①哪一組金屬-空氣FCB子系統(tǒng)應當在任何瞬時啟動工作用于放電工作；②在啟動工作的FCB子系統(tǒng)內(nèi)部哪一金屬-燃料區(qū)域應當在任何瞬時放電；③在每個金屬-空氣FCB子系統(tǒng)內(nèi)部在任何瞬時應及時怎樣控制放電參數(shù)；④哪一組金屬-空氣FCB子系統(tǒng)在任何瞬時應當啟動工作用于再充電工作；⑤在啟動工作的FCB子系統(tǒng)內(nèi)部哪一金屬-燃料區(qū)域在任何瞬時應當再充電；以及⑥在每個金屬-空氣FCB子系統(tǒng)內(nèi)部在任何瞬時應怎樣控制再充電參數(shù)?？梢岳镁幊痰奈⒂嬎銠C實現(xiàn)網(wǎng)絡控制子系統(tǒng)711，以便按軟件方式實現(xiàn)上述功能。可以將網(wǎng)絡控制子系統(tǒng)按簡單方式嵌入在主系統(tǒng)(例如機動車輛701)內(nèi)部。
很明顯，在圖23A到24C所示的說明性實施例中，每個金屬-空氣FCB子系統(tǒng)708A到708H具有放電工作方式和再充電工作方式。因而，本發(fā)明的電力產(chǎn)生系統(tǒng)(發(fā)電站)能夠當對應的金屬-空氣FCB子系統(tǒng)在其放電工作方式(產(chǎn)生電功率)未啟動工作時對金屬-燃料(帶)中的選擇的區(qū)域再充電。根據(jù)本發(fā)明的這一方面，對于在圖23A和23B中所示的輔助發(fā)電機(例如交流發(fā)電機、由固定式電源提供的電源等)702、703和／或混合型發(fā)電機(例如光電池、熱電器件等)704和704′可用于產(chǎn)生電功率，以提供到在圖23A中所示系統(tǒng)中的輸入DC電力母線結(jié)構(gòu)714。很明顯，在再充電工作過程中，在啟動工作的FCB子系統(tǒng)內(nèi)部，設計輸入DC電力母線結(jié)構(gòu)714以從輔助和混合型電源702、703、704和704′接收DC電功率，用于向嵌入在金屬-空氣子系統(tǒng)708A到708H內(nèi)部的金屬-燃料再充電子系統(tǒng)供電以使之放電工作，而根據(jù)具體情況主機動車輛(例如汽車)701處于運動或靜止。當金屬-燃料再充電而機動車輛靜止時，來自固定式電源(例如功率接收器)的電功率可以作為輸入提供到該輸入DC電力母線結(jié)構(gòu)714，用于使啟動工作的FCB子系統(tǒng)內(nèi)部的金屬-燃料再充電。
上述的本發(fā)明的FCB系統(tǒng)可以用于向各種類型的電路、系統(tǒng)和設備供電，但并不局限于電力工具、家用電器、單體(stand-alone)便攜式發(fā)電機、機動車輛系統(tǒng)等。
上面已經(jīng)詳細地介紹了本發(fā)明的各個方面，應理解，對于本技術(shù)領域的普通技術(shù)人員通過閱讀本公開可以易于對各說明性實施例進行改進。所有這些改進和變化均在由對本發(fā)明的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的構(gòu)思和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1．一種用于產(chǎn)生電功率的金屬-空氣燃料電池組(FCB)系統(tǒng)，包含可動陰極結(jié)構(gòu)；相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)可輸送的金屬-燃料帶的供給帶；離子導電介質(zhì)，設置在所述可動陰極和所述金屬-燃料帶之間，用于接觸所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶及在系統(tǒng)工作的過程中在其間維持離子導電；及輸送機構(gòu)，用于在系統(tǒng)工作過程中在離子導電介質(zhì)接觸所述金屬-燃料帶和所述可動陰極結(jié)構(gòu)的各點的部位處按照基本相同的速度彼此相對輸送所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶，由此明顯降低對所述可動陰極結(jié)構(gòu)和金屬-燃料帶的損傷。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述可動陰極結(jié)構(gòu)為圓筒形并具有使空氣能在其間流動通過的中空的中部。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述離子導電介質(zhì)為與所述可動陰極結(jié)構(gòu)成-整體的薄膜。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述離子導電介質(zhì)為與所述金屬-燃料帶成-整體的薄膜。
5．根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述離子導電介質(zhì)為在所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的至少一部分之間輸送的離子導電帶結(jié)構(gòu)。
6．根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含第一裝置，用于相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的供給帶；及第二裝置，用于在系統(tǒng)工作過程中使所述可動陰極結(jié)構(gòu)相對所述金屬-燃料帶移動且按照與所述金屬-燃料帶基本相同的速度移動。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述第一裝置包含一或多個用于旋轉(zhuǎn)所述可動陰極結(jié)構(gòu)的電動機，和所述第二裝置包含一或多個用于相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的電動機。
8．根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含第一裝置，用于相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述所述金屬-燃料帶的供給帶；及第二裝置，用于在系統(tǒng)工作過程中使所述可動陰極結(jié)構(gòu)相對所述金屬-燃料帶移動且按照與所述金屬-燃料帶基本相同的速度移動。
9．根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含第一裝置，用于相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的供給帶；及第二裝置，用于在系統(tǒng)工作過程中使所述可動陰極結(jié)構(gòu)相對所述金屬-燃料帶移動且按照與所述金屬-燃料帶基本相同的速度移動；及第三裝置，用于在系統(tǒng)工作過程中按照與所述金屬-燃料帶基本相同的速度輸送在所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶之間的所述離子導電帶結(jié)構(gòu)。
10．根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含一公共帶結(jié)構(gòu)，用于在所述離子導電介質(zhì)接觸所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的各點的部位處按照基本相同的速度彼此相對輸送所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶。
11．根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含-公共帶結(jié)構(gòu)，用于在所述離子導電介質(zhì)接觸所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的各點的部位處按照基本相同的速度彼此相對輸送所述可動陰極結(jié)構(gòu)、所述離子導電帝結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶。
12．根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述可動陰極結(jié)構(gòu)為陰極帶結(jié)構(gòu)。
13．根據(jù)權(quán)利要求12所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述離子導電介質(zhì)為與所述陰極帶結(jié)構(gòu)成一整體的薄膜。
14．根據(jù)權(quán)利要求12所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述離子導電介質(zhì)為與所述金屬-燃料帶成一整體的薄膜。
15．根據(jù)權(quán)利要求12所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述離子導電介質(zhì)為設置在所述陰極帶結(jié)構(gòu)的至少一部分和所述金屬-燃料帶之間的帶結(jié)構(gòu)。
16．根據(jù)權(quán)利要求13所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含第一裝置，用于相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的供給帶及第二裝置，用于在系統(tǒng)工作過程中在所述離子導電介質(zhì)接觸所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的各點的部位處按照與所述金屬-燃料帶基本相同的速度相對所述金屬-燃料帶移動所述可動陰極結(jié)構(gòu)。
17．根據(jù)權(quán)利要求16所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述第一裝置包含一或多個用于旋轉(zhuǎn)所述可動陰極結(jié)構(gòu)的電動機，和所述第二裝置包含一或多個用于相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的電動機。
18．根據(jù)權(quán)利要求14所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含第一裝置，用于相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的供給帶；及第二裝置，用于在系統(tǒng)工作過程中在所述離子導電介質(zhì)接觸所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的各點的部位處按照與所述金屬-燃料帶基本相同的速度相對所述金屬-燃料帶移動所述可動陰極結(jié)構(gòu)。
19．根據(jù)權(quán)利要求18所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述第一裝置包含一或多個用于旋轉(zhuǎn)所述可動陰極結(jié)構(gòu)的電動機，和所述第二裝置包含一或多個用于相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的電動機。
20．根據(jù)權(quán)利要求15所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含第一裝置，用于相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的供給帶；第二裝置，用于在系統(tǒng)工作過程中在所述離子導電介質(zhì)接觸所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的各點的部位處按照與所述金屬-燃料帶基本相同的速度相對所述金屬-燃料帶移動所述可動陰極結(jié)構(gòu)；及第三裝置，用于在系統(tǒng)工作過程中在所述離子導電介質(zhì)接觸所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的各點的部位處按照與所述金屬-燃料帶基本相同的速度輸送在系統(tǒng)工作過程中在所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶之間的所述離子導電帶。
21．根據(jù)權(quán)利要求20所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述第-裝置包含一或多個用于旋轉(zhuǎn)所述可動陰極結(jié)構(gòu)的電動機，和所述第二裝置包含一或多個用于相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的電動機。
22．根據(jù)權(quán)利要求12所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含用于輸送所述陰極帶結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的公共帶結(jié)構(gòu)。
23．根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述離子導電介質(zhì)為在所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的至少一部分之間輸送的離子導電帶結(jié)構(gòu)。
24．根據(jù)權(quán)利要求23所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含第一裝置，用于相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的供給帶；第二裝置，用于在系統(tǒng)工作過程中在所述離子導電介質(zhì)接觸所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的各點的部位處按照與所述金屬-燃料帶基本相同的速度相對所述金屬-燃料帶移動所述可動陰極結(jié)構(gòu)；及第三裝置，用于在系統(tǒng)工作過程中在所述離子導電介質(zhì)接觸所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的各點的部位處按照與所述金屬-燃料帶基本相同的速度輸送在系統(tǒng)工作過程中在所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶之間的所述離子導電帶結(jié)構(gòu)。
25．根據(jù)權(quán)利要求24所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述第一裝置包含一或多個用于旋轉(zhuǎn)所述可動陰極結(jié)構(gòu)的電動機，和所述第二裝置包含一或多個用于相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的電動機。
26．根據(jù)權(quán)利要求23所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含一公共帶結(jié)構(gòu)，用于在所述離子導電介質(zhì)接觸所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的各點的部位處按照與所述金屬-燃料帶基本相同的速度彼此相對移動輸送所述陰極帶結(jié)構(gòu)、所述離子導電帶結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶。
27．一種用于從空氣燃料電池組(FCB)系統(tǒng)產(chǎn)生電功率的方法，該系統(tǒng)具有可動陰極結(jié)構(gòu)、離子導電介質(zhì)供給機構(gòu)和離子導電介質(zhì)來源，用于在系統(tǒng)工作過程中在所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶之間維持離子輸送，所述方法包含的步驟有(a)設置所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的供給帶，使所述離子導電介質(zhì)設置為與所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶形成物理接觸；及(b)在所述系統(tǒng)工作過程中使所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶彼此相對移動。
28．根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中在步驟(b)過程中，所述可動陰極結(jié)構(gòu)與在所述離子導電帶接觸所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的各點的部位處按照基本相同的速度移動。
29．根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述可動陰極結(jié)構(gòu)呈圓筒形并具有使空氣流動從中通過的中空的中部。
30．根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述可動陰極結(jié)構(gòu)為陰極帶結(jié)構(gòu)。
31．根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述離子導電介質(zhì)是與所述金屬-燃料帶成一整體的薄膜。
32．根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述所述離子導電介質(zhì)是與所述可動陰極結(jié)構(gòu)成一整體的薄膜。
33．根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述離子導電介質(zhì)是設置在所述可動陰極結(jié)構(gòu)的至少一部分和所述金屬-燃料帶之間的離子導電帶結(jié)構(gòu)。
34．根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述步驟(b)包含利用電動機移動一或多個所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶。
35．根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述步驟(b)包含利用公共帶結(jié)構(gòu)移動所述陰極帶結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶。
36．一種用于產(chǎn)生電功率的金屬-空氣燃料電池組(FCB)系統(tǒng)，包含可動陰極結(jié)構(gòu)；在系統(tǒng)工作的過程中可相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送的金屬-燃料帶的供給帶；離子導電介質(zhì)，設置在所述可動陰極和所述金屬-燃料帶之間，用于接觸所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶及在系統(tǒng)工作的過程中在其間維持離子導電；及輸送機構(gòu)，用于在系統(tǒng)工作過程中使所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶彼此相對輸送。
37．根據(jù)權(quán)利要求36所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含一裝置，用于使可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶在所述離子導電帶接觸所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的各點的部位處按照基本相同的速度彼此相對輸送。
38．根據(jù)權(quán)利要求36所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述可動陰極結(jié)構(gòu)呈圓筒形并具有一使空氣流動從中通過的中空的中部。
39．根據(jù)權(quán)利要求38所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述離子導電介質(zhì)是與可動陰極結(jié)構(gòu)成一整體的薄膜。
40．根據(jù)權(quán)利要求38所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述離子導電介質(zhì)是與離子導電帶成一整體的薄膜。
41．根據(jù)權(quán)利要求38所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述離子導電介質(zhì)是在所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的至少一部分之間輸送的離子導電帶結(jié)構(gòu)。
42．根據(jù)權(quán)利要求38所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含第一裝置，用于相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的供給帶；及第二裝置，用于在系統(tǒng)工作過程中相對所述金屬-燃料帶移動所述可動陰極結(jié)構(gòu)。
43．根據(jù)權(quán)利要求42所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述第一裝置包含一或多個用于旋轉(zhuǎn)所述可動陰極結(jié)構(gòu)的電動機，和所述第二裝置包含一或多個用于相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)移動所述金屬-燃料帶的電動機。
44．根據(jù)權(quán)利要求39所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含第一裝置，用于相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的供給帶；及第二裝置，用于在系統(tǒng)工作過程中相對所述金屬-燃料帶移動并在所述離子導電介質(zhì)接觸所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的各點的部位處以與金屬燃料帶基本相同的速度移動所述可動陰極結(jié)構(gòu)。
45．根據(jù)權(quán)利要求44所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述第一裝置包含一或多個用于旋轉(zhuǎn)所述可動陰極結(jié)構(gòu)的電動機，和所述第二裝置包含一或多個用于相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的電動機。
46．根據(jù)權(quán)利要求41所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含第一裝置，用于相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)移動所述所述金屬-燃料帶的供給帶；第二裝置，用于在系統(tǒng)工作過程中相對所述金屬-燃料帶移動所述可動陰極結(jié)構(gòu)；及第三裝置，用于在系統(tǒng)工作過程中在所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶之間輸送所述離子導電帶。
47．根據(jù)權(quán)利要求36所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含一公共帶結(jié)構(gòu)，用于在系統(tǒng)工作過程中使所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶彼此相對輸送。
48．根據(jù)權(quán)利要求41所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含一公共帶結(jié)構(gòu)，用于在系統(tǒng)工作過程中使所述可動陰極結(jié)構(gòu)、所述離子導電帶結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶彼此相對輸送。
49．根據(jù)權(quán)利要求36所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述可動陰極結(jié)構(gòu)是一陰極帶結(jié)構(gòu)。
50．根據(jù)權(quán)利要求49所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述離子導電介質(zhì)是與所述陰極帶結(jié)構(gòu)成一整體的薄膜。
51．根據(jù)權(quán)利要求49所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述離子導電介質(zhì)是與所述金屬-燃料帶成一整體的薄膜。
52．根據(jù)權(quán)利要求49所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述離子導電介質(zhì)是一設置在所述陰極帶結(jié)構(gòu)的至少-部分和所述金屬-燃料帶之間的帶結(jié)構(gòu)。
53．根據(jù)權(quán)利要求51所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含第一裝置，用于相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的供給帶；及第二裝置，用于在系統(tǒng)工作過程中相對所述金屬-燃料帶移動并在所述離子導電介質(zhì)接觸所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的各點的部位處以與金屬燃料帶基本相同的速度移動所述可動陰極結(jié)構(gòu)。
54．根據(jù)權(quán)利要求53所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述第一裝置包含一或多個用于旋轉(zhuǎn)所述可動陰極結(jié)構(gòu)的電動機，和所述第二裝置包含一或多個用于相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬一燃料帶的電動機。
55．根據(jù)權(quán)利要求54所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含第一裝置，用于相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的供給帶；及第二裝置，用于在系統(tǒng)工作過程中相對所述金屬-燃料帶移動并在所述離子導電介質(zhì)接觸所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的各點的部位處以與金屬燃料帶基本相同的速度移動所述可動陰極結(jié)構(gòu)。
56．根據(jù)權(quán)利要求55所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述第一裝置包含一或多個用于旋轉(zhuǎn)所述可動陰極結(jié)構(gòu)的電動機，和所述第二裝置包含一或多個用于相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的電動機。
57．根據(jù)權(quán)利要求52所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含第一裝置，用于相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述所述金屬-燃料帶的供給帶；第二裝置，用于在系統(tǒng)工作過程中相對所述金屬-燃料帶移動所述可動陰極結(jié)構(gòu)；及第三裝置，用于在系統(tǒng)工作過程中在所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶之間輸送所述離子導電帶結(jié)構(gòu)。
58．根據(jù)權(quán)利要求57所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述第一裝置包含一或多個用于旋轉(zhuǎn)所述可動陰極結(jié)構(gòu)的電動機，和所述第二裝置包含一或多個用于相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的電動機。
59．根據(jù)權(quán)利要求49所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含一公共帶結(jié)構(gòu)，用于輸送所述陰極帶結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶。
60．根據(jù)權(quán)利要求49所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述離子導電介質(zhì)是一在所述可動陰極帶結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的至少一部分之間輸送的離子導電帶結(jié)構(gòu)。
61．根據(jù)權(quán)利要求60所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含第一裝置，用于相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的供給帶；第二裝置，用于在系統(tǒng)工作過程中相對所述金屬-燃料帶移動并在所述離子導電介質(zhì)接觸所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的各點的部位處以與金屬燃料帶基本相同的速度移動所述可動陰極結(jié)構(gòu)；及第三裝置，用于在系統(tǒng)工作過程中在所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶之間在所述離子導電介質(zhì)接觸所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的各點的部位處以與金屬燃料帶基本相同的速度輸送所述離子導電帶結(jié)構(gòu)。
62．根據(jù)權(quán)利要求61所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述第一裝置包含一或多個用于旋轉(zhuǎn)所述可動陰極結(jié)構(gòu)的電動機，和所述第二裝置包含一或多個用于相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的電動機。
63．根據(jù)權(quán)利要求60所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含一公共帶結(jié)構(gòu)，用于使所述陰極帶結(jié)構(gòu)、所述離子導電帶結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶在所述離子導電介質(zhì)接觸所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的各點的部位處按照基本相同的速度彼此相對輸送。
64．一種用于產(chǎn)生電功率的金屬-空氣燃料電池組(FCB)系統(tǒng)，包含陰極結(jié)構(gòu)；一在所述系統(tǒng)工作過程中相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)可輸送的金屬-燃料帝的供給帶；一離子導電帶，設置在所述陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶之間，用于使所述陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶相接觸及在系統(tǒng)工作的過程中在其間維持離子導電；及輸送機構(gòu)，用于在系統(tǒng)工作過程中相對所述金屬-燃料帶和所述陰極結(jié)構(gòu)輸送所述離子導電帶。
65．一種用于產(chǎn)生電功率的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，包含；可動陰極結(jié)構(gòu)；金屬-燃料帶的供給帶，在系統(tǒng)工作過程中可相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送；及離子導電介質(zhì)，設置在所述可動陰極和所述金屬-燃料帶之間，用于在系統(tǒng)工作的過程中使所述陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶相接觸及在其間維持離子導電。
66．根據(jù)權(quán)利要求65所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中還包含輸送機構(gòu)，用于在系統(tǒng)工作過程中使所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶彼此相對輸送。
67．一種用于產(chǎn)生電功率的金屬-空氣燃料電池(FCB)組系統(tǒng)，包括；多個可動陰極結(jié)構(gòu)；每個安裝在箱體內(nèi)部，以便圍繞一閉合路徑移動；金屬-燃料帶的供給帶，在系統(tǒng)工作過程中可相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)沿一在所述箱體內(nèi)部延伸的預定帶路徑輸送；離子導電介質(zhì)，在系統(tǒng)工作的過程中設置在所述多個可動陰極和所述金屬-燃料帶之間，用于在系統(tǒng)工作的過程中使所述可動陰極結(jié)構(gòu)和在其上輸送的金屬-燃料帶相接觸，并在所述多個可動陰極和所述金屬-燃料帶之間維持離子導電；及輸送機構(gòu)，用于相對所述箱體輸送所述多個可動陰極結(jié)構(gòu)、所述金屬-燃料帶和所述離子導電帶介質(zhì)。
68．根據(jù)權(quán)利要求67所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)為圓筒形并具有使空氣能在其間流動通過的中空的中部。
69．根據(jù)權(quán)利要求68所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述離子導電介質(zhì)是與每個所述陰極帶結(jié)構(gòu)成一整體的薄膜。
70．根據(jù)權(quán)利要求68所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述離子導電介質(zhì)是與所述金屬-燃料帶成一整體的薄膜。
71．根據(jù)權(quán)利要求68所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述離子導電介質(zhì)是在每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的至少一部分之間輸送的離子導電帶結(jié)構(gòu)。
72．根據(jù)權(quán)利要求69所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含第一裝置，用于相對在所述箱體內(nèi)部的每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的供給帶；及第二裝置，用于在系統(tǒng)工作過程中相對所述金屬-燃料帶移動并按照與所述金屬-燃料帶基本相同的速度移動每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)。
73．根據(jù)權(quán)利要求72所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述其中所述第一裝置包含一或多個用于旋轉(zhuǎn)每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)的電動機，和所述第二裝置包含一或多個用于相對所述每個可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的電動機。
74．根據(jù)權(quán)利要求70所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含第一裝置，用于相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的供給帶及第二裝置，用于在系統(tǒng)工作過程中相對所述金屬-燃料帶移動并按照與所述金屬-燃料帶基本相同的速度移動所述可動陰極結(jié)構(gòu)。
75．根據(jù)權(quán)利要求69所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含第一裝置，用于相對每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的供給帶；第二裝置，用于在系統(tǒng)工作過程中相對所述金屬-燃料帶移動并按照與所述金屬-燃料帶基本相同的速度移動所述可動陰極結(jié)構(gòu)；及第三裝置，用于在系統(tǒng)工作過程中在每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶之間按照與所述金屬-燃料帶基本相同的速度輸送所述離子導電帶結(jié)構(gòu)。
76．根據(jù)權(quán)利要求68所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含一公共帶結(jié)構(gòu)，用于使每個所述陰極帶結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶在所述離子導電介質(zhì)接觸所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的各點的部位處按照基本相同的速度彼此相對輸送。
77．根據(jù)權(quán)利要求71所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含一公共帶結(jié)構(gòu)，用于使所述可動陰極結(jié)構(gòu)、所述離子導電帶結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶在所述離子導電介質(zhì)接觸所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的各點的部位處按照基本相同的速度彼此相對輸送。
78．根據(jù)權(quán)利要求67所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)是陰極帶結(jié)構(gòu)。
79．根據(jù)權(quán)利要求78所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述離子導電介質(zhì)是與每個所述陰極帶結(jié)構(gòu)成一整體的薄膜。
80．根據(jù)權(quán)利要求78所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述離子導電介質(zhì)是與所述金屬-燃料帶成一整體的薄膜。
81．根據(jù)權(quán)利要求78所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述離子導電介質(zhì)是在每個所述陰極帶結(jié)構(gòu)的至少一部分和所述金屬-燃料帶之間設置的帶結(jié)構(gòu)。
82．根據(jù)權(quán)利要求81所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含第一裝置，用于相對每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的供給帶；及第二裝置，用于在系統(tǒng)工作過程中，相對所述金屬-燃料帶移動并在所述離子導電介質(zhì)接觸每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶各點的部位處按照與所述金屬-燃料帶基本相同的速度移動每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)。
83．根據(jù)權(quán)利要求82所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述第一裝置包含一或多個用于旋轉(zhuǎn)每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)的電動機，和所述第二裝置包含一或多個用于相對所述每個可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的電動機。
84．根據(jù)權(quán)利要求80所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含第一裝置，用于相對每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的供給帶；及第二裝置，用于在系統(tǒng)工作過程中，相對所述金屬-燃料帶移動并在所述離子導電介質(zhì)接觸每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶各點的部位處按照與所述金屬-燃料帶基本相同的速度移動每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)。
85．根據(jù)權(quán)利要求84所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述第一裝置包含一或多個用于旋轉(zhuǎn)每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)的電動機，和所述第二裝置包含一或多個用于相對所述每個可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的電動機。
86．根據(jù)權(quán)利要求81所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含第一裝置，用于相對每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的供給帶；第二裝置，用于在系統(tǒng)工作過程中，相對所述金屬-燃料帶移動并在所述離子導電介質(zhì)接觸所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶各點的部位處按照與所述金屬-燃料帶基本相同的速度移動每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)；及第三裝置，用于在系統(tǒng)工作過程中在所述離子導電介質(zhì)接觸每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶各點的部位處按照與所述金屬-燃料帶基本相同的速度在每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶之間輸送所述離子導電帶結(jié)構(gòu)。
87．根據(jù)權(quán)利要求86所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述第一裝置包含一或多個用于旋轉(zhuǎn)每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)的電動機，和所述第二裝置包含一或多個用于相對所述每個可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的電動機。
88．根據(jù)權(quán)利要求78所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含一公共帶結(jié)構(gòu)，用于輸送所述陰極帝結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶。
89．根據(jù)權(quán)利要求67所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述離子導電介質(zhì)是在每個所述陰極帶結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的至少一部分之間輸送的帶結(jié)構(gòu)。
90．根據(jù)權(quán)利要求89所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含第一裝置，用于相對每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的供給帶；第二裝置，用于在系統(tǒng)工作過程中相對所述金屬-燃料帶移動并在所述離子導電介質(zhì)接觸每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶各點的部位處按照與所述金屬-燃料帶基本相同的速度移動每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)；及第三裝置，用于在系統(tǒng)工作過程中在所述離子導電介質(zhì)接觸所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶各點的部位處按照與所述金屬-燃料帶基本相同的速度在系統(tǒng)工作過程中在每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶之間輸送所述離子導電帶結(jié)構(gòu)。
91．根據(jù)權(quán)利要求90所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述第一裝置包含一或多個用于旋轉(zhuǎn)每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)的電動機，和所述第二裝置包含一或多個用于相對每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶的電動機。
92．根據(jù)權(quán)利要求89所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述輸送機構(gòu)包含一公共帶結(jié)構(gòu)，用于使每個所述陰極帶結(jié)構(gòu)、所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶在所述離子導電介質(zhì)接觸所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的各點的部位處按照基本相同的速度彼此相對輸送。
93．一種用于從空氣燃料電池組(FCB)系統(tǒng)產(chǎn)生電功率的方法，該系統(tǒng)具有箱體、多個可動陰極結(jié)構(gòu)、離子導電介質(zhì)供給機構(gòu)和離子導電介質(zhì)來源，用于在系統(tǒng)工作過程中在每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶之間維持輸送離子，所述方法包含的步驟有(a)在所述箱體內(nèi)部設置所述多個可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的供給帶，使得設置所述離子導電介質(zhì)使之與每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶成物理接觸；及(b)在所述系統(tǒng)工作過程中使每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)、所述金屬-燃料帶和所述離子導電介質(zhì)相對所述箱體移動。
94．根據(jù)權(quán)利要求93所述的方法，其中在步驟(b)過程中所述，所述每個可動陰極結(jié)構(gòu)與在所述離子導電介質(zhì)接觸所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的各點的部位處按照基本相同的速度移動。
95．根據(jù)權(quán)利要求93所述的方法，其中所述可動陰極結(jié)構(gòu)呈圓筒形并具有一使空氣流動從中通過的中空的中部。
96．根據(jù)權(quán)利要求93所述的方法，其中所述可動陰極結(jié)構(gòu)為陰極帶結(jié)構(gòu)。
97．根據(jù)權(quán)利要求93所述的方法，其中所述所述離子導電介質(zhì)是與所述金屬-燃料帶成一整體的薄膜。
98．根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述所述離子導電介質(zhì)是與每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)成一整體的薄膜。
99．根據(jù)權(quán)利要求93所述的方法，其中所述離子導電介質(zhì)是設置在所述可動陰極結(jié)構(gòu)的至少一部分和所述金屬-燃料帶之間的離子導電帶結(jié)構(gòu)。
100．根據(jù)權(quán)利要求93所述的方法，其中所述步驟(b)包含利用一或多個電動機移動每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶。
101．根據(jù)權(quán)利要求93所述的方法，其中所述步驟(b)包含利用公共帶結(jié)構(gòu)移動所述陰極帶結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶。
102．一種用于產(chǎn)生電功率的金屬-空氣燃料電池組(FCB)系統(tǒng)，包含多個可動陰極結(jié)構(gòu)，每個安裝在箱體內(nèi)部，使之能圍繞一封閉路徑移動金屬-燃料帶的供給帶，其相對所述可動陰極結(jié)構(gòu)可沿在所述箱體內(nèi)部延伸的預定帶路徑移動；及離子導電介質(zhì)，設置在所述多個可動陰極和所述金屬-燃料帶之間，用于使每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)和在其上輸送的所述金屬-燃料帶相接觸并在系統(tǒng)工作的過程中在所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶之間維持離子導電。
103．根據(jù)權(quán)利要求102所述的金屬-空氣燃料電池組(FCB)系統(tǒng)，還包含輸送機構(gòu)，用于相對所述箱體輸送所述多個可動陰極結(jié)構(gòu)、所述金屬-燃料帶和所述金屬-燃料帶。
104．一種用于產(chǎn)生電功率的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，包括安裝在箱體內(nèi)部的多個可動陰極結(jié)構(gòu)；金屬-燃料帶的供給帶，在所述系統(tǒng)工作過程中可相對所述多個可動陰極結(jié)構(gòu)輸送其中，每個所述可動陰極結(jié)構(gòu)在其外表面上具有離子導電涂層，所述涂層設置在所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶之間，用于使所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶相接觸，并在系統(tǒng)工作的過程中在其間維持離子導電。
105．根據(jù)權(quán)利要求104所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，還包括輸送機構(gòu)，用于在所述系統(tǒng)工作的過程中相對所述所述多個可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述金屬-燃料帶。
106．一種用于產(chǎn)生電功率的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，包括安裝在箱體內(nèi)部的多個陰極結(jié)構(gòu)；金屬-燃料帶的供給帶，在所述系統(tǒng)工作過程中可相對所述多個陰極結(jié)構(gòu)輸送；及離子導電帶，設置在每個所述陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶之間，用于在系統(tǒng)工作的過程中使每個所述陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶相接觸，并在其間維持離子導電。
107．根據(jù)權(quán)利要求106所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，還包含輸送機構(gòu)，用于在所述系統(tǒng)工作的過程中相對所述金屬-燃料帶和所述多個可動陰極結(jié)構(gòu)輸送所述離子導電帶。
108．一種用于產(chǎn)生電功率的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，包括安裝在箱體內(nèi)部的多個可動陰極結(jié)構(gòu)，能圍繞-閉合路徑移動；相對所述多個可動陰極結(jié)構(gòu)可輸送的金屬-燃料帶的供給帶；離子導電帶，在所述系統(tǒng)工作過程中設置在所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶之間，用于在系統(tǒng)工作的過程中使所述可動陰極結(jié)構(gòu)和在所述離子導電介質(zhì)之上輸送的所述金屬-燃料帶相接觸，并在所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帝之間維持離子導電；輸送機構(gòu)，用于相對所述箱體主動輸送所述多個可動陰極結(jié)構(gòu)、所述金屬-燃料帶和所述金屬-燃料介質(zhì)的至少其中之一；表面張力維持機構(gòu)，用于在系統(tǒng)工作過程中維持在(ⅰ)所述離子導電介質(zhì)和所述金屬-燃料帶之間和／或(ⅱ)所述離子導電介質(zhì)和所述可動陰極結(jié)構(gòu)之間的足夠強度的表面張力，以便在系統(tǒng)工作過程中當所述可動陰極結(jié)構(gòu)、所述金屬-燃料帶和所述離子導電介質(zhì)的至少其中之一相對所述箱體主動輸送時，利用由所述維持的強度的表面張力產(chǎn)生的流體靜力，使所述金屬-燃料帶、所述離子導電介質(zhì)和所述可動陰極結(jié)構(gòu)在其間的各接觸點以基本相同的速度移動。
109．根據(jù)權(quán)利要求108所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中表面張力維持機構(gòu)包含潤濕裝置，用于將在系統(tǒng)工作過程中將水(H2O)和／或電解質(zhì)補充溶液的涂層施加到所述金屬-燃料帶和／或所述離子導電介質(zhì)的表面，以便在系統(tǒng)工作過程中在(ⅰ)所述離子導電介質(zhì)和所述金屬-燃料帶之間和／或(ⅱ)所述離子導電介質(zhì)和所述可動陰極結(jié)構(gòu)之間進行潤濕。
110．根據(jù)權(quán)利要求109所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中水和／或電解質(zhì)補充溶液的所述涂層的厚度取決于所述金屬-燃料帶的速度和水吸收特性。
111．根據(jù)權(quán)利要求109所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中潤濕裝置包含一機構(gòu)，用于散布和涂敷所述水和／或電解質(zhì)補充溶液的涂層到所述金屬-燃料帶和／或所述離子導電介質(zhì)的表面。
112．根據(jù)權(quán)利要求108所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述傳輸機構(gòu)包含一由機械、電或氣動作用力驅(qū)動的原動機。
113．根據(jù)權(quán)利要求108所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述原動機經(jīng)過彈簧機構(gòu)驅(qū)動。
114．根據(jù)權(quán)利要求108所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述可動陰極結(jié)構(gòu)呈圓筒形并具有一使空氣流動從中通過的中空的中部。
115．根據(jù)權(quán)利要求114所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述離子導電介質(zhì)是與所述可動陰極結(jié)構(gòu)成一整體的薄膜。
116．根據(jù)權(quán)利要求114所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述離子導電介質(zhì)是與所述金屬-燃料帶成一整體的薄膜。
117．根據(jù)權(quán)利要求108所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述離子導電介質(zhì)是在所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的至少一部分之間的離子導電帶結(jié)構(gòu)。
118．根據(jù)權(quán)利要求108所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述所述可動陰極結(jié)構(gòu)是的陰極帶結(jié)構(gòu)。
119．根據(jù)權(quán)利要求118所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述離子導電介質(zhì)是與所述陰極帶結(jié)構(gòu)成一整體的薄膜。
120．根據(jù)權(quán)利要求118所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述離子導電介質(zhì)是與所述金屬-燃料帶成一整體的薄膜。
121．根據(jù)權(quán)利要求118所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述可動陰極結(jié)構(gòu)是所述陰極帶結(jié)構(gòu)，所述離子導電介質(zhì)是設置在所述陰極帶結(jié)構(gòu)的至少一部分和所述金屬-燃料帶之間的離子導電帶結(jié)構(gòu)。
122．根據(jù)權(quán)利要求108所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中只有所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的其中之一在系統(tǒng)工作過程中相對于所述箱體主動輸送。
123．一種用于從空氣燃料電池組系統(tǒng)產(chǎn)生電功率的方法，該系統(tǒng)具有箱體、可動陰極結(jié)構(gòu)、金屬-燃料帶的供給帶、離子導電介質(zhì)供給源，該離子導電介質(zhì)用于在系統(tǒng)工作過程中在所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶之間維持離子輸送，所述方法包含的步驟有(a)在所述箱體內(nèi)部設置所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的供給帶，使得所述離子導電介質(zhì)設置為使之與所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶形成物理接觸；及(b)相對所述箱體主動輸送所述可動陰極結(jié)構(gòu)、所述金屬-燃料帶和所述離子導電介質(zhì)的至少其中之一，同時在系統(tǒng)工作過程中維持在所述離子導電介質(zhì)和所述金屬-燃料帶之間與所述離子導電介質(zhì)和所述可動陰極結(jié)構(gòu)之間足夠強度的表面張力，使得由于所述維持的強度的表面張力產(chǎn)生的流體靜力，使所述金屬-燃料帶、所述離子導電介質(zhì)和每個可動陰極結(jié)構(gòu)在其間接觸的各點按基本相同的速度移動。
124．根據(jù)權(quán)利要求123所述的方法，其中所述其中所述可動陰極結(jié)構(gòu)呈圓筒形并具有一使空氣流動從中通過的中空的中部。
125．根據(jù)權(quán)利要求123所述的方法，其中所述離子導電介質(zhì)是與所述金屬-燃料帶成一整體的薄膜。
126．根據(jù)權(quán)利要求123所述的方法，其中所述離子導電介質(zhì)是與所述可動陰極結(jié)構(gòu)成一整體的薄膜。
127．根據(jù)權(quán)利要求123所述的方法，其中所述可動陰極結(jié)構(gòu)是陰極帶結(jié)構(gòu)。
128．根據(jù)權(quán)利要求127所述的方法，其中所述離子導電介質(zhì)是與所述金屬-燃料帶成一整體的薄膜。
129．根據(jù)權(quán)利要求127所述的方法，其中所述離子導電介質(zhì)是與所述陰極帶結(jié)構(gòu)成一整體的薄膜。
130．根據(jù)權(quán)利要求123所述的方法，其中所述可動陰極結(jié)構(gòu)是陰極帶結(jié)構(gòu)，及所述離子導電介質(zhì)是設置在所述陰極帶結(jié)構(gòu)的至少一部分和所述金屬-燃料帶之間的離子導電帶結(jié)構(gòu)。
131．根據(jù)權(quán)利要求123所述的方法，其中在步驟(a)過程中在系統(tǒng)工作過程中只有所述可動陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶的其中之一相對所述箱體主動輸送。
132．一種用在金屬-空氣燃料電池(FCB)組系統(tǒng)中的離子導電帶結(jié)構(gòu)，包含柔性帶部分，用于在所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)工作過程中接觸可動陰極結(jié)構(gòu)和可相對所述柔性帶部分輸送的一定長度的金屬-燃料帶；及離子導電介質(zhì)，置入在所述柔性帶部分內(nèi)，用于在所述系統(tǒng)工作過程中在所述陰極結(jié)構(gòu)和所述金屬-燃料帶之間維持離子導電。
133．根據(jù)權(quán)利要求132所述的離子導電帶結(jié)構(gòu)，其中所述柔性帶部分是由聚合物材料構(gòu)成的，及離子導電介質(zhì)是氫氧離子源。
134．根據(jù)權(quán)利要求133所述的離子導電帶結(jié)構(gòu)，其中所述聚合物材料是聚環(huán)氧乙烷(POE)。
135．根據(jù)權(quán)利要求133所述的離子導電帶結(jié)構(gòu)，其中所述氫氧離子源是氫氧化鉀(KOH)。
136．根據(jù)權(quán)利要求132所述的離子導電帶結(jié)構(gòu)，還包含吸濕劑。
137．根據(jù)權(quán)利要求136所述的離子導電帶結(jié)構(gòu)，其中所述吸濕劑是氯化鈣。
138．根據(jù)權(quán)利要求132所述的離子導電帶結(jié)構(gòu)，其中所述柔性帶部分的厚度范圍約為0．2-0．5毫米。
139．一種用于制造用在金屬-空氣燃料電池(FCB)組系統(tǒng)中的離子導電帶結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包含(a)將一種氫氧離子源和吸濕劑溶解到含水的溶劑中；(b)將聚合物材料添加到步驟(a)中的混合物中，以形成一種涂層材料；(c)將所述涂層材料的厚膜施加到一基片上，其具有的表面張力高于步驟(b)中施加的所述厚膜；(d)由所述施加的厚膜涂層中蒸發(fā)所述混合的溶劑以便在所述基片上形成固態(tài)的離子導電固態(tài)膜；(f)從基片取下所述固態(tài)的離子導電固態(tài)膜；(g)將所述固態(tài)的離子導電固態(tài)膜切割為一定形狀的膜；及(h)通過粘接、超聲焊接或適當?shù)木o固件連接所述成形的膜的端部，以形成所述固態(tài)的離子導電帶結(jié)構(gòu)。
140．根據(jù)權(quán)利要求139所述的方法，其中所述聚合物材料是聚環(huán)氧乙烷(POE)。
141．根據(jù)權(quán)利要求139所述的方法，其中所述基片包含聚乙烯醇(PVA)塑料材料。
142．根據(jù)權(quán)利要求140所述的方法，其中所述氫氧離子源是氫氧化鉀(KOH)。
143．根據(jù)權(quán)利要求142所述的方法，其中所述吸濕劑是氯化鈣。
144．根據(jù)權(quán)利要求140所述的方法，其中所述混合的溶劑還包含四氫呋喃(THF)。
145．根據(jù)權(quán)利要求139所述的方法，其中所述聚合物材料是聚氯乙烯(PVC)。
146．根據(jù)權(quán)利要求145所述的方法，其中所述氫氧離子源是氫氧化鉀(KOH)。
147．根據(jù)權(quán)利要求146所述的方法，其中所述吸濕劑是氯化鈣。
148．根據(jù)權(quán)利要求145所述的方法，其中所述基片包含聚乙烯醇(PVA)塑料材料。
149．根據(jù)權(quán)利要求145所述的方法，其中所述混合的溶劑還包含四氫呋喃(THF)。
150．一種用在金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)中的陰極圓筒，包括圓筒形幾何形狀的陰極結(jié)構(gòu)，具有中空中心孔、外表面和允許在所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)工作過程中使氧沿所述陰極結(jié)構(gòu)的實體部分經(jīng)過所述外表面流向與所述外表面接觸的離子導電介質(zhì)的結(jié)構(gòu)；所述陰極結(jié)構(gòu)在所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)工作過程中可圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)；并進一步具有催化材料，用于當所述金屬-燃料材料在與所述外表面接觸的所述離子導電介質(zhì)之上輸送時，在所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)工作過程中在所述離子導電介質(zhì)和所述外表面之間形成的接合部維持催化反應；及電流收集材料，用于在所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)工作過程中當所述金屬-燃料材料在與所述外表面接觸的所述離子導電介質(zhì)之上輸送時收集產(chǎn)生的電流。
151．根據(jù)權(quán)利要求150所述的的陰極圓筒，其中所述離子導電介質(zhì)包含施加到所述陰極結(jié)構(gòu)的所述外表面上的具有離子導電特性的固態(tài)薄膜。
152．根據(jù)權(quán)利要求151所述的的陰極圓筒，其中所述固態(tài)薄膜包含凝膠狀薄膜。
153．根據(jù)權(quán)利要求150所述的的陰極圓筒，還包含圓筒形支承結(jié)構(gòu)，用于在圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)過程中支承所述陰極結(jié)構(gòu)。
154．根據(jù)權(quán)利要求153所述的的陰極圓筒，其中所述圓筒形支承結(jié)構(gòu)具有中空的中心孔和其中形成的超細透孔，用于在所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)工作過程中使氧能通過。
155．根據(jù)權(quán)利要求150所述的的陰極圓筒，其中所述電流收集材料包含嵌入有所述催化材料、碳和粘接劑材料的鎳網(wǎng)織物或海綿狀材料。
156．根據(jù)權(quán)利要求150所述的的陰極圓筒，其中所述催化材料包含鉑。
157．一種用在金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)中的陰極圓筒的制造方法，所述方法包含(a)形成圓筒形幾何形狀的陰極結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有外表面和可透過氧的結(jié)構(gòu)，及還嵌入催化材料和電流收集材料；及(b)將離子導電薄膜施加到所述陰極結(jié)構(gòu)的所述外表面。
158．根據(jù)權(quán)利要求157所述的方法，其中步驟(a)包含形成圍繞支承圓筒可旋轉(zhuǎn)的所述陰極結(jié)構(gòu)。
159．一種用在金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)中的陰極帶結(jié)構(gòu)，包含柔性帶部分，在金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)工作過程中在兩個或更多個支承輥之間可輸送，所述柔性帶部分還具有外表面和允許在所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)工作過程中使氧沿所述柔性帶部分的實體部分經(jīng)過所述外表面流向與所述外表面接觸的離子導電介質(zhì)的結(jié)構(gòu)；催化材料，置入在所述柔性帶部分內(nèi)，用于在所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)工作過程中當所述金屬-燃料材料在與所述外表面接觸的所述離子導電介質(zhì)之上輸送時，在所述離子導電介質(zhì)和所述外表面之間形成的接合部處維持催化反應；及電流收集介質(zhì)，置入在所述柔性帶部分內(nèi)，用于在所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)工作過程中當所述金屬-燃料材料在與所述外表面接觸的所述離子導電介質(zhì)之上輸送時收集產(chǎn)生的電流。
160．根據(jù)權(quán)利要求159所述的方法，其中所述離子導電介質(zhì)包含該施加到所述柔性帶部分的所述外表面上的具有離子導電特性的固態(tài)薄膜。
161．根據(jù)權(quán)利要求160所述的的陰極圓筒，其中所述固態(tài)薄膜包含凝膠狀薄膜。
162．根據(jù)權(quán)利要求159所述的的陰極圓筒，其中所述電流收集材料包含嵌入有所述催化材料、碳和粘接劑材料的鎳網(wǎng)織物或海綿狀材料。
163．根據(jù)權(quán)利要求162所述的的陰極圓筒，其中所述催化材料包含二氧化錳。
164．根據(jù)權(quán)利要求162所述的的陰極圓筒，其中所述粘接劑材料是特氟隆。
165．根據(jù)權(quán)利要求159所述的的陰極圓筒，其中所述柔性帶部分的孔隙度范圍約為30-70％，所述柔性帶部分的厚度范圍約為0．2-0．6毫米。
166．一種用于制造用在金屬-空氣燃料電池(FCB)組系統(tǒng)中的陰極帶結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包含(a)將可燒結(jié)的粉末與粘接劑材料和催化材料混合攪拌到包含水和表面活性劑的溶劑中，以提供漿料混合物；(b)將所述漿料混合物施加到電流收集材料上以產(chǎn)生漿料涂覆材料；(c)干燥所述漿料涂覆材料以產(chǎn)生干燥制品；(d)壓縮所述干燥制品以形成具有所需孔隙度和厚度的柔性材料片材；(e)燒結(jié)柔性材料片材，其持續(xù)時間足以從其中除去所述溶劑并形成柔性陰極材料片材；(f)將所述柔性陰極材料片材切割成所需尺寸以形成具有一對端部的陰極帶結(jié)構(gòu)；及(g)連接所述陰極帝結(jié)構(gòu)的一對端部以形成沿一閉合帶結(jié)構(gòu)的實際無縫陰極表面。
167．根據(jù)權(quán)利要求166所述的方法，其中在所述步驟(b)中所述電流收集材料包含鎳網(wǎng)或海綿狀材料。
168．根據(jù)權(quán)利要求166所述的方法，其中在所述步驟(b)中所述粘接劑材料包含特氟隆乳劑。
169．根據(jù)權(quán)利要求166所述的方法，其中所述可燒結(jié)粉末包含碳黑粉末。
170．根據(jù)權(quán)利要求166所述的方法，其中在所述步驟(b)中所述催化材料是二氧化錳(MnO2)。
171．根據(jù)權(quán)利要求166所述的方法，其中在步驟(d)過程中壓縮所述干燥制品使所述柔性材料片材的孔隙度范圍約為30-70％，厚度范圍約為0．2-0．6毫米。
172．根據(jù)權(quán)利要求166所述的方法，其中還包含；在步驟(e)后在柔性陰極材料片材上形成所述離子導電介質(zhì)；或在步驟(f)后在所述陰極帶結(jié)構(gòu)上形成所述離子導電介質(zhì)。
173．根據(jù)權(quán)利要求162所述的方法，其中在步驟(e)或步驟(f)后，所述離子導電介質(zhì)包含具有離子導電特性的固態(tài)薄膜。
174．根據(jù)權(quán)利要求163所述的方法，其中在步驟(e)或步驟(f)后，所述固態(tài)薄膜包含凝膠狀薄膜。
175．一種具有工作放電模式的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，包含；金屬-燃料的供給裝置，用于在所述工作放電模式期間提供用于產(chǎn)生電功率的金屬-燃料材料，其中金屬-燃料材料具有沿所述金屬-燃料材料劃分的多個區(qū)域或子段，每個所述區(qū)域用一代碼來標識；代碼讀出裝置，用于在所述工作放電模式期間的所述區(qū)域的放電過程中沿所述金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域讀出所述數(shù)字代碼；參數(shù)檢測裝置，用于在所述工作放電模式期間金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域的放電過程中檢測一組放電參數(shù)；參數(shù)處理裝置，用于處理在金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域檢測的所述一組放電參數(shù)，并產(chǎn)生控制數(shù)據(jù)信號，用于在所述區(qū)域放電的同時控制一個或多個放電參數(shù)。
176．根據(jù)權(quán)利要求175所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述一組檢測的放電參數(shù)記錄在存儲器中并由其讀出以便在所述工作放電模式期間進行處理。
177．根據(jù)權(quán)利要求175所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述代碼是數(shù)字代碼。
178．根據(jù)權(quán)利要求175所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中以光學方式檢測所述數(shù)字代碼。
179．根據(jù)權(quán)利要求178所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述數(shù)字代碼是條形碼符號。
180．根據(jù)權(quán)利要求177所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中以磁方式檢測所述數(shù)字代碼。
181．根據(jù)權(quán)利要求175所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域具有多個金屬-燃料道；其中所述參數(shù)檢測裝置在所述工作放電模式期間沿金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域?qū)γ總€金屬-燃料道檢測一組放電參數(shù)；及其中所述代碼讀出裝置，用于在所述工作放電模式期間金屬-燃料材料的所述區(qū)域的放電過程中沿每個所述區(qū)域讀出所述數(shù)字代碼。
182．根據(jù)權(quán)利要求175所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述金屬-燃料材料是以金屬-燃料帶的形式實現(xiàn)的。
183．根據(jù)權(quán)利要求175所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述金屬-燃料材料是以金屬-燃料卡或片材的形式實現(xiàn)的。
184．根據(jù)權(quán)利要求175所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述參數(shù)處理裝置處理在金屬-燃料材料的每一所述區(qū)域的所述一組放電參數(shù)，并產(chǎn)生控制數(shù)據(jù)信號，用于在所述區(qū)域放電的同時控制一個或多個放電參數(shù)，以便以時間和／或能量高效率方式使金屬-燃料材料的所述區(qū)域放電。
185．一種具有工作再充電模式的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，包括金屬-燃料供給裝置，用于在所述工作再充電模式期間提供用于再充電的金屬-燃料材料，其中金屬-燃料材料具有沿其中金屬-燃料材料劃分的子段，每個所述區(qū)域用代碼標識；代碼讀出裝置，用于在所述工作再充電模式期間在所述區(qū)域的再充電過程中沿所述金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域讀出所述數(shù)字代碼；參數(shù)檢測裝置，用于在所述工作再充電模式期間在金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域的再充電過程中檢測一組再充電參數(shù)；參數(shù)處理裝置，用于處理在金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域檢測的所述一組再充電參數(shù)，并產(chǎn)生控制數(shù)據(jù)信號，用于在所述區(qū)域再充電的同時控制一個或多個再充電參數(shù)。
186．根據(jù)權(quán)利要求185所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述一組檢測的放電參數(shù)記錄在存儲器中并由其讀出以便在所述工作再充電模式期間進行處理。
187．根據(jù)權(quán)利要求185所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述代碼是數(shù)字代碼。
188．根據(jù)權(quán)利要求187所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中以光學方式檢測所述數(shù)字代碼。
189．根據(jù)權(quán)利要求185所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述數(shù)字代碼是條形碼符號。
190．根據(jù)權(quán)利要求185所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中以磁方式檢測所述數(shù)字代碼。
191．根據(jù)權(quán)利要求185所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域具有多個金屬-燃料道；其中所述參數(shù)檢測裝置在所述工作再充電模式期間沿金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域?qū)γ總€金屬-燃料道檢測一組再充電參數(shù)；及其中所述代碼讀出裝置，用于在所述工作再充電模式期間金屬-燃料材料的所述區(qū)域的再充電過程中沿每個所述區(qū)域讀出所述數(shù)字代碼。
192．根據(jù)權(quán)利要求185所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述金屬-燃料材料是以金屬-燃料帶的形式實現(xiàn)的。
193．根據(jù)權(quán)利要求185所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述金屬-燃料材料是以金屬-燃料卡或片材的形式實現(xiàn)的。
194．根據(jù)權(quán)利要求185所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述參數(shù)處理裝置處理在金屬-燃料材料的每一所述區(qū)域檢測的所述一組再充電參數(shù)，并產(chǎn)生控制數(shù)據(jù)信號，用于在所述區(qū)域再充電的同時控制一個或多個再充電參數(shù)，以便以時間和／或能量高效率的方式使金屬-燃料材料的所述區(qū)域再充電。
195．一種具有工作放電模式和工作再充電模式的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，包括金屬-燃料供給裝置，用于在所述工作放電模式期間提供用于產(chǎn)生電功率的和在所述工作再充電模式期間再充電的金屬-燃料材料，其中所述金屬-燃料材料具有沿其中金屬-燃料材料長度方向劃分的多個區(qū)域或子段，每個所述區(qū)域用代碼標識；放電參數(shù)檢測裝置，用于在所述工作放電模式期間金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域的放電過程中檢測一組放電參數(shù)；代碼讀出裝置，用于在所述工作放電模式期間的所述區(qū)域的放電過程中以及在所述工作再充電模式期間的所述區(qū)域的再充電過程中沿所述金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域讀出所述數(shù)字代碼；放電參數(shù)記錄裝置，用于記錄在金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域檢測的所述一組放電參數(shù)，其中利用標識到所述區(qū)域的所述代碼來標識所述記錄的一組放電參數(shù)；放電參數(shù)讀出裝置，用于讀出所述記錄的放電參數(shù)；放電參數(shù)處理裝置，用于處理從所述放電參數(shù)記錄裝置讀出的所述記錄的一組放電參數(shù)，以便產(chǎn)生第一組控制數(shù)據(jù)信號，用在所述工作再充電模式期間控制所述再充電參數(shù)，以使放電的金屬-燃料材料能以時間和／或能量高效率的方式使金屬-燃料材料再充電；再充電參數(shù)檢測裝置，用于檢測在所述工作再充電模式期間金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域的再充電過程中檢測一組再充電參數(shù)；再充電參數(shù)記錄裝置，用于記錄在金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域檢測的所述一組再充電參數(shù)，其中利用標識到所述區(qū)域的所述代碼來標識所述記錄的一組放電參數(shù)；再充電參數(shù)讀出裝置，用于讀出所述記錄的一組再充電參數(shù)；及再充電參數(shù)處理裝置，用于處理來自所述再充電參數(shù)記錄裝置的所述記錄的一組再充電參數(shù)，以便產(chǎn)生第二組控制數(shù)據(jù)信號，用以在所述工作放電模式期間控制所述放電參數(shù)，以使(再)充電的金屬-燃料材料能以時間和／或能量高效率的方式使金屬-燃料材料放電。
196．根據(jù)權(quán)利要求195所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述放電參數(shù)記錄裝置和所述再充電參數(shù)記錄裝置均包含存儲器設備。197．根據(jù)權(quán)利要求195所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述代碼是數(shù)字代碼。
198．根據(jù)權(quán)利要求197所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中以光學方式檢測所述數(shù)字代碼。
199．根據(jù)權(quán)利要求197所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述數(shù)字代碼是條形碼符號。
200．根據(jù)權(quán)利要求197所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中以磁方式檢測所述數(shù)字代碼。
201．根據(jù)權(quán)利要求197所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述放電參數(shù)處理裝置處理與金屬-燃料材料相關(guān)的所述記錄的一組放電參數(shù)，以便當所述區(qū)域再充電時確定向所述區(qū)域輸送電功率的數(shù)量，和用來在所述工作再充電模式期間產(chǎn)生所述控制數(shù)據(jù)信號的所述電功率的數(shù)量。
202．根據(jù)權(quán)利要求195所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域具有多個金屬-燃料道；其中所述放電參數(shù)檢測裝置在所述工作放電模式期間沿金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域?qū)γ總€金屬-燃料道檢測一組放電參數(shù)；其中所述代碼讀出裝置在所述工作放電模式期間在金屬-燃料材料的所述區(qū)域的放電過程中以及在所述工作再充電模式期間在金屬-燃料材料的所述區(qū)域的再充電過程中沿每個所述區(qū)域讀出所述數(shù)字代碼；其中所述放電參數(shù)記錄裝置記錄在沿金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域的每個金屬-燃料道檢測的所述一組放電參數(shù)，并且其中利用標識到沿所述區(qū)域的所述金屬一燃料導道的所述代碼來標識所述記錄的一組放電參數(shù)；其中所述放電參數(shù)讀出裝置讀出在所述參數(shù)記錄裝置內(nèi)記錄的放電參數(shù)。
203．根據(jù)權(quán)利要求195所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述再充電參數(shù)處理裝置處理與金屬-燃料材料的每個區(qū)域相關(guān)的所述記錄的一組再充電參數(shù)，以便確定在金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域放電過程中出現(xiàn)的金屬-燃料的數(shù)量，和在所述工作放電模式期間用以產(chǎn)生所述控制數(shù)據(jù)信號的出現(xiàn)的金屬-燃料的數(shù)量。
204．根據(jù)權(quán)利要求195所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域具有多個金屬-燃料道；其中所述再充電參數(shù)檢測裝置在所述工作再充電模式期間沿金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域?qū)γ總€金屬-燃料道檢測一組再充電參數(shù)；其中所述代碼讀出裝置在所述工作再充電模式期間在金屬-燃料材料的所述區(qū)域的再充電過程中以及在所述工作放電模式期間金屬-燃料材料在所述區(qū)域的放電過程中沿每個所述區(qū)域的所述數(shù)字代碼；其中所述再充電參數(shù)記錄裝置記錄在沿金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域的每個金屬-燃料道檢測的所述一組再充電參數(shù)，及其中利用標識到沿所述區(qū)域的所述金屬-燃料道的所述代碼來標識所述記錄的一組再充電參數(shù)；及其中所述再充電參數(shù)讀出裝置讀出在所述參數(shù)記錄裝置內(nèi)記錄的再充電參數(shù)。
205．根據(jù)權(quán)利要求195所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述金屬-燃料材料是以金屬-燃料帶的形式實現(xiàn)的。
206．根據(jù)權(quán)利要求195所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述金屬-燃料材料是以金屬-燃料卡或片材的形式實現(xiàn)的。
207．一種具有工作放電模式和工作再充電模式的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，包括第一多個子系統(tǒng)，相互配合以便能在所述工作放電模式期間檢測、存儲和處理放電參數(shù)及利用所述放電參數(shù)產(chǎn)生控制數(shù)據(jù)信號，用于在所述工作再充電模式期間控制再充電參數(shù)；及第二多個子系統(tǒng)，相互配合以便能在所述工作再充電模式期間檢測、存儲和處理再充電參數(shù)及利用所述再充電參數(shù)產(chǎn)生控制數(shù)據(jù)信號，用于在所述工作放電模式期間控制放電參數(shù)。
208．一種具有工作放電模式和工作再充電模式的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)包括金屬-燃料放電機構(gòu)，用于在工作放電模式期間使金屬-燃料材料放電；放電參數(shù)檢測機構(gòu)，用于在所述工作放電模式期間在使金屬-燃料材料放電的同時檢測放電參數(shù)；放電參數(shù)處理機構(gòu)，用于在所述工作放電模式期間處理檢測的放電參數(shù)以便產(chǎn)生第一組控制數(shù)據(jù)信號，用于控制再充電參數(shù)；金屬-燃料再充電機構(gòu)，用于在所述工作再充電模式期間使金屬-燃料材料再充電；再充電電參數(shù)檢測機構(gòu)，用于在所述工作再充電模式期間在使金屬-燃料材料再充電的同時檢測再充電參數(shù)；再充電參數(shù)處理機構(gòu)，用于在所述工作放電模式期間處理檢測的再充電參數(shù)以便產(chǎn)生第二組控制數(shù)據(jù)信號，用于控制放電參數(shù)。
209．根據(jù)權(quán)利要求208所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述放電參數(shù)是從陰極-陽極電壓和電流量值、在放電陰極內(nèi)部的氧分壓、在陰極-電解質(zhì)接合部處的相對濕度、以及在可適用場合下所述金屬-燃料材料的速度構(gòu)成的組合中選擇出的要素。
210．根據(jù)權(quán)利要求208所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述再充電參數(shù)是由陰極-陽極電壓和電流量值、在再充電陰極內(nèi)部的氧分壓、在陰極-電解質(zhì)按合部處的相對濕度、以及在可適用場合下所述金屬-燃料材料的速度構(gòu)成的組合中選擇出的要素。
211．根據(jù)權(quán)利要求208所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中每個所述第一組控制數(shù)據(jù)信號用于控制所述再充電參數(shù)，以使金屬-燃料材料的所述區(qū)域以能量高效率的方式再充電。
212．根據(jù)權(quán)利要求208所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中每個所述第二組控制數(shù)據(jù)信號用于控制所述再充電參數(shù)，以使金屬-燃料材料的所述區(qū)域以能量高效率的方式再充電。
213．根據(jù)權(quán)利要求208所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中要再充電的金屬-燃料材料與在所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)中采用的靜止和／或移動的陰極結(jié)構(gòu)結(jié)合使用。
214．根據(jù)權(quán)利要求208所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述金屬-燃料材料是以金屬-燃料帶的形式實現(xiàn)的。
215．根據(jù)權(quán)利要求195所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述金屬-燃料帶包含在盒帶式存儲設備內(nèi)部。
216．根據(jù)權(quán)利要求208所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述金屬-燃料材料是以金屬-燃料卡或片材的形式實現(xiàn)的。
217．根據(jù)權(quán)利要求208所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述金屬-燃料卡或片材包含在盒帶式存儲設備內(nèi)部。
218．一種具有工作放電模式的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)包括；金屬-燃料帶的供給裝置，用于在所述工作放電模式期間提供用于產(chǎn)生電功率的金屬-燃料材料，其中所述金屬-燃料材料具有沿所述金屬-燃料材料劃分的多個區(qū)域或子段，及每個所述區(qū)域用代碼標識；參數(shù)檢測裝置，用于在所述工作放電模式期間在金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域的放電過程中檢測一組放電參數(shù)；代碼讀出裝置，用于在所述工作放電模式期間在所述區(qū)域的放電過程中沿所述金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域讀出所述代碼；參數(shù)記錄裝置，用于記錄在金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域檢測的所述一組放電參數(shù)，其中利用標識到所述區(qū)域的所述代碼來標識所述記錄的一組放電參數(shù)；參數(shù)讀出裝置，用于讀出所述記錄的放電參數(shù)；和參數(shù)處理裝置，用于處理從所述參數(shù)記錄裝置讀出的所述記錄的一組放電參數(shù)。
219．根據(jù)權(quán)利要求218所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中在所述工作放電模式期間使用所述一組經(jīng)處理的放電參數(shù)。
220．根據(jù)權(quán)利要求218所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中還包含工作再充電模式，及其中在所述工作再充電模式期間使用所述一組經(jīng)處理的放電參數(shù)。
221．根據(jù)權(quán)利要求218所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述參數(shù)記錄裝置包括與所述系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的存儲器設備。
222．根據(jù)權(quán)利要求218所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述代碼是數(shù)字代碼。
223．根據(jù)權(quán)利要求218所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中以光學方式檢測所述數(shù)字代碼。
224．根據(jù)權(quán)利要求222所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述數(shù)字代碼是條形碼符號。
225．根據(jù)權(quán)利要求222所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中以磁方式檢測所述數(shù)字代碼。
226．根據(jù)權(quán)利要求218所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述參數(shù)處理裝置處理與金屬-燃料材料的每個區(qū)域相關(guān)的所述記錄的一組放電參數(shù)，以便當所述區(qū)域再充電時確定向所述區(qū)域輸送電功率的數(shù)量。
227．根據(jù)權(quán)利要求218所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域具有多個金屬-燃料道；其中所述參數(shù)檢測裝置在所述工作放電模式期間沿金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域?qū)γ總€金屬-燃料導道檢測一組再充電參數(shù)；其中所述代碼讀出裝置在所述工作放電模式期間在所述金屬-燃料材料的所述區(qū)域的放電過程中讀出沿每個所述區(qū)域的所述數(shù)字代碼；其中所述參數(shù)記錄裝置記錄在沿金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域的每個金屬-燃料道檢測的所述一組放電參數(shù)，及其中利用標識到沿所述區(qū)域的所述金屬-燃料道的所述數(shù)字代碼來標識所述記錄的-組放電參數(shù)；及其中所述參數(shù)讀出裝置讀出在所述參數(shù)記錄裝置內(nèi)記錄的放電參數(shù)。
228．根據(jù)權(quán)利要求218所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述金屬-燃料材料是以金屬-燃料帶的形式實現(xiàn)的。
229．根據(jù)權(quán)利要求218所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述金屬-燃料材料是以金屬-燃料卡或片材的形式實現(xiàn)的。
230．一種具有工作再充電模式的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)包括金屬-燃料供給裝置，用于在所述工作再充電模式期間提供用于再充電的金屬-燃料材料，其中所述金屬-燃料材料具有沿所述金屬-燃料材料劃分的多個區(qū)域或子段，及每個所述區(qū)域用代碼標識；參數(shù)檢測裝置，用于在所述工作再充電模式期間在金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域的再充電過程中檢測一組再充電參數(shù)；代碼讀出裝置，用于在所述工作再充電模式期間讀出所述金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域上標識的所述代碼；參數(shù)記錄裝置，用于記錄在金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域檢測的所述一組再充電參數(shù)，其中利用標識到所述區(qū)域的所述代碼來標識所述記錄的一組再充電參數(shù)；參數(shù)讀出裝置，用于讀出所述記錄的一組再充電參數(shù)；及參數(shù)處理裝置，用于處理從所述參數(shù)記錄裝置讀出的所述記錄的一組放電參數(shù)。
231．根據(jù)權(quán)利要求230所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中在所述工作再充電模式期間使用所述一組經(jīng)處理的再充電參數(shù)。
232．根據(jù)權(quán)利要求230所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中還包含工作放電模式，及其中在所述工作放電模式期間使用所述一組經(jīng)處理的再充電參數(shù)。
233．根據(jù)權(quán)利要求230所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述每一組檢測的放電參數(shù)記錄在與所述系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的存儲器設備。
234．根據(jù)權(quán)利要求230所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述代碼是數(shù)字代碼。
235．根據(jù)權(quán)利要求234所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中以光學方式檢測所述數(shù)字代碼。
236．根據(jù)權(quán)利要求234所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述數(shù)字代碼是條形碼符號。
237．根據(jù)權(quán)利要求234所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中以磁方式檢測所述數(shù)字代碼。
238．根據(jù)權(quán)利要求230所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述參數(shù)處理裝置處理與金屬-燃料材料的每個區(qū)域相關(guān)的所述記錄的一組再充電參數(shù)，以便當所述區(qū)域放電時確定由所述區(qū)域可產(chǎn)生的電功率的數(shù)量。
239．根據(jù)權(quán)利要求230所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域具有多個金屬-燃料道；其中所述參數(shù)檢測裝置在所述工作再充電模式期間檢測沿金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域?qū)饘?燃料道的一組再充電參數(shù)；其中所述代碼讀出裝置在所述工作再充電模式期間在所述金屬-燃料材料的所述區(qū)域再充電過程中讀出沿每個所述區(qū)域的所述數(shù)字代碼；其中所述參數(shù)記錄裝置記錄沿金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域在每個金屬-燃料道檢測的所述一組再充電參數(shù)，及其中利用標識到沿所述區(qū)域的所述金屬-燃料道的所述數(shù)字代碼來標識所述記錄的一組再充電參數(shù)；其中所述參數(shù)讀出裝置，讀出在所述參數(shù)記錄裝置內(nèi)部的記錄的一組再充電參數(shù)。
240．根據(jù)權(quán)利要求230所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述金屬-燃料材料是以金屬-燃料帶的形式實現(xiàn)的。
241．根據(jù)權(quán)利要求230所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述金屬-燃料材料是以金屬-燃料卡或片材的形式實現(xiàn)的。
242．一種具有工作放電模式和工作再充電模式的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)包括金屬-燃料供給裝置，用于提供在所述工作放電模式期間用于產(chǎn)生電功率的和在所述工作再充電模式期間提供用于再充電的金屬-燃料材料，其中所述金屬-燃料材料具有沿所述金屬-燃料材料的長度劃分的多個區(qū)域或子段，及每個所述區(qū)域用代碼標識；放電參數(shù)檢測裝置，用于在所述工作放電模式期間在金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域的放電過程中檢測一組放電參數(shù)；代碼讀出裝置，用于在所述工作放電模式期間在所述區(qū)域的放電過程中以及在所述工作再充電模式期間在所述區(qū)域的再充電過程中沿所述金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域讀出所述代碼；放電參數(shù)記錄裝置，用于記錄在金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域檢測的所述一組放電參數(shù)，其中利用標識到所述區(qū)域的所述代碼來標識所述記錄的一組放電參數(shù)；放電參數(shù)讀出裝置，用于讀出所述記錄的放電參數(shù)；放電參數(shù)處理裝置，用于處理從所述放電參數(shù)記錄裝置讀出的所述記錄的一組放電參數(shù)；再充電參數(shù)檢測裝置，用于在所述工作再充電模式期間在金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域的再充電過程中檢測一組再充電參數(shù)；再充電參數(shù)記錄裝置，用于記錄在金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域檢測的所述一組放電參數(shù)，其中利用標識到所述區(qū)域的所述代碼來標識所述記錄的一組再充電參數(shù)；再充電參數(shù)讀出裝置，用于讀出所述記錄的一組再充電參數(shù)；及再充電參數(shù)處理裝置，用于處理從所述再充電參數(shù)記錄裝置讀出的所述記錄的一組放電參數(shù)。
243．根據(jù)權(quán)利要求242所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中在所述工作放電模式期間使用所述一組經(jīng)處理的放電參數(shù)。
244．根據(jù)權(quán)利要求242所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中在所述工作再充電模式期間使用所述一組經(jīng)處理的放電參數(shù)。
245．根據(jù)權(quán)利要求242所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中在所述工作再充電模式期間使用所述一組經(jīng)處理的再充電參數(shù)。
246．根據(jù)權(quán)利要求242所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中在所述工作放電模式期間使用所述一組經(jīng)處理的再充電參數(shù)。
247．根據(jù)權(quán)利要求242所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述放電參數(shù)記錄裝置和所述再充電參數(shù)記錄裝置均包含存儲器設備。
248．根據(jù)權(quán)利要求242所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述代碼是數(shù)字代碼。
249．根據(jù)權(quán)利要求248所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中以光學方式檢測所述數(shù)字代碼。
250．根據(jù)權(quán)利要求248所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述數(shù)字代碼是條形碼符號。
251．根據(jù)權(quán)利要求248所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中以磁方式檢測所述數(shù)字代碼。
252．根據(jù)權(quán)利要求252所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述放電參數(shù)處理裝置處理與金屬-燃料材料的每個區(qū)域相關(guān)的所述記錄的一組放電參數(shù)，以便當所述區(qū)域再充電時確定向所述區(qū)域輸送電功率的數(shù)量。
253．根據(jù)權(quán)利要求252所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域縣有多個金屬-燃料道；其中所述參數(shù)檢測裝置在所述工作放電模式期間時對沿金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域的每個金屬-燃料道檢測一組放電參數(shù)；其中所述代碼讀出裝置在所述工作放電模式期間在所述金屬-燃料材料的所述區(qū)域的放電過程中以及在所述工作再充電模式期間在所述金屬-燃料材料的所述區(qū)域的再充電過程中沿所述每個所述區(qū)域讀出所述代碼；其中所述放電參數(shù)記錄裝置記錄在沿金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域的每個金屬-燃料道檢測的所述一組放電參數(shù)，其中利用標識到沿所述區(qū)域的金屬-燃料道的所述代碼來標識所述記錄的一組放電參數(shù)；及其中所述放電參數(shù)讀出裝置，讀出在所述放電參數(shù)記錄裝置內(nèi)部記錄的放電參數(shù)。
254．根據(jù)權(quán)利要求250所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述放電參數(shù)處理裝置處理與金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域相關(guān)的所述記錄的一組放電參數(shù)，以便確定在金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域的放電過程中在每個所述區(qū)域的出現(xiàn)的金屬-燃料的數(shù)量。
255．根據(jù)權(quán)利要求250所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域具有多個金屬-燃料道；其中所述再充參數(shù)檢測裝置在所述工作再充電模式期間時對沿金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域的每個金屬-燃料道檢測一組再充電參數(shù)；其中所述代碼讀出裝置在所述工作再充電模式期間在所述金屬-燃料材料的所述區(qū)域的再充電過程中以及在所述工作放電模式期間在所述金屬-燃料材料的所述區(qū)域的放電過程中沿所述每個所述區(qū)域讀出所述代碼；其中所述再充電參數(shù)記錄裝置記錄在沿金屬-燃料材料的每個所述區(qū)域的每個金屬-燃料道檢測的所述一組再充電參數(shù)，及其中利用標識到沿所述區(qū)域的所述金屬-燃料導道的所述代碼來標識所述記錄的一組再充電參數(shù)；及其中所述再充電參數(shù)讀出裝置，讀出在所述放電參數(shù)記錄裝置內(nèi)部記錄的再充電參數(shù)。
256．根據(jù)權(quán)利要求252所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述金屬-燃料材料是以金屬-燃料帶的形式實現(xiàn)的。
257．根據(jù)權(quán)利要求252所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述金屬-燃料材料是以金屬-燃料卡或片材的形式實現(xiàn)的。
258．一種金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，包括多個子系統(tǒng)，相互配合以便能夠?qū)υ诠ぷ鞣烹姾驮俪潆娔Ｊ狡陂g利用的放電參數(shù)和再充電參數(shù)進行數(shù)據(jù)檢測、存儲和處理。
259．一種具有工作放電模式和工作再充電模式的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)包括金屬-燃料放電機構(gòu)，用于在所述工作放電模式期間使所述金屬-燃料材料放電；及放電參數(shù)檢測機構(gòu)，用于在所述工作放電模式期間在所述金屬-燃料材料的放電的同時檢測放電參數(shù)；金屬-燃料再充電機構(gòu)，用于在所述工作再充電模式期間使所述金屬-燃料材料再充電；及再充電參數(shù)檢測機構(gòu)，用于在所述工作再充電模式期間在所述金屬-燃料材料的再充電的同時檢測再充電參數(shù)。
260．根據(jù)權(quán)利要求259所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述再充電參數(shù)是從陰極-陽極電壓和電流量值、在再充電的陰極內(nèi)部的氧分壓、在陰極-電解質(zhì)接合部處的相對濕度及可適用場合下金屬-燃料材料的速度構(gòu)成的組合中選擇出的要素。
262．根據(jù)權(quán)利要求259所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述放電參數(shù)是在所述工作放電模式期間自動檢測并記錄的，及在所述工作再充電模式期間自動讀出并處理的，以便以高能量效率的方式對所述金屬-燃料材料再充電。
263．根據(jù)權(quán)利要求259所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述放電參數(shù)是在所述工作放電模式期間自動檢測、記錄并處理的，以便以高能量效率的方式使所述金屬-燃料材料放電。
264．根據(jù)權(quán)利要求259所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中要再充電的所述金屬-燃料材料結(jié)合在金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)采用的靜止的和／或移動的陰極結(jié)構(gòu)使用。
265．根據(jù)權(quán)利要求255所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中金屬-燃料材料是以金屬-燃料帶的形式實現(xiàn)的。
266．根據(jù)權(quán)利要求265所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中金屬-燃料帶包含在盒帶式存儲設備內(nèi)部。
267．根據(jù)權(quán)利要求258所述的金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述金屬-燃料材料是以金屬-燃料卡或片材的形式實現(xiàn)的。
268．根據(jù)權(quán)利要求267所述金屬-空氣燃料電池組系統(tǒng)，其中所述金屬-燃料卡或片材包含在盒帶式存儲設備內(nèi)部。
269．一種電力產(chǎn)生系統(tǒng)，包括電力母線結(jié)構(gòu)，其上連接一個或多個電力負載；多個金屬-空氣燃料電池組(FCB)子系統(tǒng)，連接到所述電力母線結(jié)構(gòu)，每個子系統(tǒng)具有金屬-燃料供給并能夠產(chǎn)生和向所述電力母線結(jié)構(gòu)輸送電功率；及控制子系統(tǒng)，用于控制所述多個金屬-空氣FCB子系統(tǒng)，以向所述電力母線結(jié)構(gòu)提供足夠數(shù)量的電功率，從而滿足所述電力負載的需要，而與在發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)部的金屬-燃料的總量無關(guān)。
270．一種電力產(chǎn)生系統(tǒng)，包括多個金屬-空氣燃料電池組(FCB)子系統(tǒng)構(gòu)成的網(wǎng)絡，連接到所述電力母線結(jié)構(gòu)，并由一與以網(wǎng)絡為基礎的金屬-燃料管理子系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡控制子系統(tǒng)控制。
271．一種電力產(chǎn)生系統(tǒng)，其中通過使選擇的一組金屬-空氣FCB子系統(tǒng)能向所述電力母線結(jié)構(gòu)提供電功率，控制由所述電力母線結(jié)構(gòu)的電功率輸出。
272．一種電力產(chǎn)生系統(tǒng)，包括多個金屬-空氣FCB子系統(tǒng)構(gòu)成的網(wǎng)絡，連接到所述電力母線結(jié)構(gòu)，并由一與以網(wǎng)絡為基礎的金屬-燃料管理子系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡控制子系統(tǒng)控制；其中由所述網(wǎng)絡控制子系統(tǒng)管理在每個FCB子系統(tǒng)內(nèi)部的金屬-燃料，以便平均地使每個這樣的FCB子系統(tǒng)在任何時刻具有用于產(chǎn)生電功率的基本上相同數(shù)量的可用金屬-燃料。
273．一種操作金屬-空氣FCB子系統(tǒng)的網(wǎng)絡，包括以下步驟按照金屬-燃料均等原理管理在每個所述金屬-空氣FCB子系統(tǒng)內(nèi)部可用的金屬-燃料的放電，以便平均地使在每個這樣的FCB子系統(tǒng)在任何時刻具有用于放電的基本上相同數(shù)量的可用金屬-燃料。
274．一種電力產(chǎn)生系統(tǒng)，其以實際可安裝在任何系統(tǒng)、設備或設施中的發(fā)電站的形式實現(xiàn)，其中需要滿足電力負載(例如電動機、電器、機械、工具等)的值功率要求，而與在發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)部剩余的未消耗的金屬-燃料的總量無關(guān)。
275．一種電力驅(qū)動機動車輛，包括多個金屬-空氣FCB子系統(tǒng)構(gòu)成的網(wǎng)絡，連接到電力母線結(jié)構(gòu)，并由一與以網(wǎng)絡為基礎的金屬-燃料管理子系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡控制子系統(tǒng)控制；其中當所述機動車輛沿平地或下坡時僅使一個或數(shù)個金屬-空氣FCB子系統(tǒng)進入放電工作，及當所述機動車輛試圖超過另一機動車輛或上坡時使很多或全部金屬-空氣FCB子系統(tǒng)進入放電工作。
276．一種電力產(chǎn)生系統(tǒng)，包括電力母線結(jié)構(gòu)，其上連接電力負載；多個金屬-空氣FCB子系統(tǒng)，連接到所述電力母線結(jié)構(gòu)；及以計算機為基礎的金屬-燃料管理子系統(tǒng)，用于管理在每個金屬-燃料管理子系統(tǒng)中用于放電工作的可用的金屬-燃料的數(shù)量，以便在時間平均上使每個金屬-空氣FCB子系統(tǒng)具有基本相同數(shù)量的用于放電和產(chǎn)生電功率的可用金屬-燃料，該電功率用于提供到所述電力母線結(jié)構(gòu)。
全文摘要
在空氣－金屬燃料電池組(FCB)系統(tǒng)中,其中金屬－燃料帶、離子導電介質(zhì)和陰極結(jié)構(gòu)在放電和再充電工作方式期間在離子導電介質(zhì)接觸移動的陰極結(jié)構(gòu)和移動的金屬－燃料帶的各點的部位處以基本相同的速度輸送。在本發(fā)明的第一概括實施例中,離子導電介質(zhì)按照離子導電帶實現(xiàn),在系統(tǒng)工作過程中金屬－燃料帶、離子導電帶和可動陰極結(jié)構(gòu)在離子導電帶接觸金屬－燃料帶和陰極結(jié)構(gòu)的各點的部位處按照基本相同的速度輸送。在本發(fā)明的第二概括實施例中,離子導電介質(zhì)按照與金屬－燃料帶成一整體的固態(tài)(例如凝膠狀)薄膜層實現(xiàn),在系統(tǒng)工作過程中金屬－燃料帶、離子導電薄膜層和可動陰極結(jié)構(gòu)在離子導電薄膜層接觸金屬－燃料帶和陰極結(jié)構(gòu)的各點的部位處按照基本相同的速度輸送。在本發(fā)明的第三概括實施例中,離子導電介質(zhì)按照與可動陰極結(jié)構(gòu)成一整體的固態(tài)薄膜層實現(xiàn),在系統(tǒng)工作過程中金屬－燃料帶、離子導電薄膜層和可動陰極結(jié)構(gòu)在離子導電薄膜層接觸金屬－燃料帶和陰極結(jié)構(gòu)的各點的部位處按照基本相同的速度輸送。在系統(tǒng)工作過程中通過如上所述在系統(tǒng)內(nèi)部輸送可動陰極結(jié)構(gòu)、離子導電介質(zhì)和金屬－燃料帶使這些結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生的摩擦力降到最小,因此明顯降低對陰極結(jié)構(gòu)和金屬－燃料帶的損傷。
文檔編號H01M12/06GK1280714SQ98811781
公開日2001年1月17日 申請日期1998年10月6日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月6日
發(fā)明者塞德格·M·法里斯, 采賓·特薩伊, 托馬斯·J·萊格班特, 韋恩·姚, 陳慕國 申請人:里維奧公司